横流对气幕发射影响的试验和数值模拟研究

发布时间：2020-07-20 20:38

【摘要】：由于现代战争对武器生存能力的要求越来越高,所以提高武器的隐蔽性进而提高其打击能力成为各国的主要研究方向,水下航行体由于其特殊的隐蔽性和突防能力而受到各国武器专家的热捧。但是水下航行体发射时处在气、汽、液的多相流环境中,力学环境非常恶劣复杂,洋流运动、空泡溃灭等因素单一作用或叠加作用都会影响航行体的运动特性。目前水下发射方式主要有沾湿发射和密封发射这两种,这两种发射下航行体在运动过程中容易受到上述各种不利因素的影响。Yagla于2006年提出了一种全新的发射方式即气幕发射,气幕发射是利用气体射流为航行体的运动开辟一个气体通道,航行体在通道中运动时可以减弱各种复杂因素对它的影响。本文主要通过试验和数值模拟相结合的方法对有无横流作用下水下气幕的形成规律、气幕特性及航行体的运动进行研究。试验方面采用同心筒装置,利用高速摄像机采集试验数据,结合水下高速射流相关理论研究有无横流作用下水下气幕的生成和发展演化规律、形态特性、流动特性及航行体在气体通道中的运动;数值模拟方面采用CFD商用软件Fluent、CFX,模拟有无横流作用下水下气幕的生成和发展规律并和试验现象做对比,说明气幕形成之后对流场的优化作用,同时研究了在横流作用下水下航行体受到的流体动力。最后结合试验和数值计算说明气幕发射的优越性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ6
【图文】：

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文行体的垂直发射方式分为沾湿发射、密封发射以及由 yagla 等[4~5]提新的水下航行体发射方式——气幕发射。气幕发射是航行体在发射气体射流在水中形成一个贯穿大气的气体通道，航行体在干燥的气的出水的发射方式[6]，发射示意图如图 1-1 所示。

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了说明射流的形成条件，以生活中常见的水箱小孔出水和火箭发动机的例，如图 2-1 所示，二者均可以形成射流，但无论是小孔出水还是发动流形成射流，二者具有一个共同的特点那就是二者都必须有压强差，并体运动的通道，所以形成射流有两个基本的条件，一是压强差、二是流通道，有了这两个条件就可以形成射流。

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2、射流在整个流场或局部流场具有自模性。所谓自模性是指不同横截面的射动参数具有一定的相似性，图（ 2 2）所示亚声速射流全流场拥有这种性质， 3）所示超声速射流部分流场有这种性质。3、射流的横向速度被忽略，从图 2-2 中可以看出，因为射流是成束的，轴向 u 远大于横向速度 v，所以在射流研究中横向速度 v 常被忽略。

【引证文献】