超空泡航行体流动外形设计及水动力特性分析
发布时间：2020-11-10 02:03
超空泡技术是目前水下减阻最有效的方法之一,其减阻量高达90%。随着现代海战对武器速度及快速机动能力要求的提高,超空泡减阻技术将对水下兵器的发展产生革命性的影响。论文以超空泡航行体为对象,重点研究了可机动超空泡航行体流体动力外形设计方法,开展了空化水翼和超空泡航行体流场数值模拟,研究了超空泡航行体水动力特性变化规律,主要研究内容和成果如下:基于VOF多相流模型,推导了空化流场数值模拟控制方程组;基于OpenFOAM开源软件平台编译了PANS湍流模型,完成了模型验证。设计了一种新型组合超空化翼型。设计翼型由楔形翼尖与矩形翼身组合而成。相对于传统楔形翼和改进楔形翼,设计翼型空泡脱体点较为稳定,大攻角情况下,设计翼型升阻力有较大提高。基于超空泡基本原理及主要性能指标提出了超空泡航行体流动外形设计方案,完成了空化器、航行体主体外形及控制面外形设计与布局。应用数值模拟方法对本文设计超空泡航行体进行了全流场数值模拟。研究了航行体加速段空泡形态发展过程及水动力特性。分析了巡航段小攻角机动对航行体空泡外形及水动力特性的影响,分析了尾部控制面与主空泡相互作用,为超空泡航行体总体设计提供了理论依据。论文基于数值模拟方法对超空泡航行体流体动力外形设计布局及水动力特性进行了较为系统的研究,研究工作可为水下高速超空泡航行体设计提供一定的技术基础。
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ6
【部分图文】：
究超空泡流场特性。1960 年开始超空泡鱼雷研制工作，经过近 20 年潜心研制及秘密试验，1977 年第一代“暴风”号（VA-111 Shkval）超空泡鱼雷研制成功，其航速高达 200 Kn，如图 1.1 所示，其战术技术指标如表 1.1 所示。表 1.1 暴风鱼雷标准战术技术指标战技指标 数值 战技指标 数值鱼雷长度 8200 mm 最大直径 533 mm鱼雷全重 2700 kg 巡航速度 90~100 m/s有效射程 7 km 最大航程 11 km航 深 4~400 m 战 斗 部 210 kg TNT苏联解体后，俄罗斯及乌克兰两国继续致力于“暴风”超空泡鱼雷的改进工作。1998 年俄罗斯官方曾透露第二代暴风鱼雷研制成功，该鱼雷采用发动机推力矢量控制，具有较强的机动性能，采用发动机燃气直接引流至头部实现人工通气超空泡，航行速度可达 400 Kn，最大射程为 100 km。据报道在 20 世纪 90 年代的试验中，“暴风”超空泡鱼雷在 7 千米的航程内杀伤概率达到 80%以上。目前，俄罗斯将“暴风”超空泡鱼雷至少已装备在三种攻击型潜艇上[1]。
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文美国的超空泡武器技术研究总体上倾向于防御。上个世纪 80 年代美国开始应用超空泡以提高水下射弹速度，并将超空泡射弹作为高技术演示项目重点发展。1995 年 7 月美国休斯宇航电子公司在法国举行的水下防务会议上展示了机载快速灭雷系统（Rapid Airborne Mine Clearance System，RAMICS），如图 1.2、图 1.3所示。该系统由一套蓝绿激光探雷系统和超空泡射弹系统构成，一旦激光探雷系统发现目标，机载的机关炮可发射口径约为 20mm 的超空泡射弹对水下目标进行射击摧毁，其最大杀伤距离可达水下 15m[2]。2001 年 RAMICS 进行了第一阶段毁伤试验，达到了预期目的。
美国的超空泡武器技术研究总体上倾向于防御。上个世纪 80 年代美国开始应用超空泡以提高水下射弹速度，并将超空泡射弹作为高技术演示项目重点发展。1995 年 7 月美国休斯宇航电子公司在法国举行的水下防务会议上展示了机载快速灭雷系统（Rapid Airborne Mine Clearance System，RAMICS），如图 1.2、图 1.3所示。该系统由一套蓝绿激光探雷系统和超空泡射弹系统构成，一旦激光探雷系统发现目标，机载的机关炮可发射口径约为 20mm 的超空泡射弹对水下目标进行射击摧毁，其最大杀伤距离可达水下 15m[2]。2001 年 RAMICS 进行了第一阶段毁伤试验，达到了预期目的。图 1.2 美国机载快速灭雷系统
【参考文献】
本文编号：2877298
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ6
【部分图文】：
究超空泡流场特性。1960 年开始超空泡鱼雷研制工作，经过近 20 年潜心研制及秘密试验，1977 年第一代“暴风”号（VA-111 Shkval）超空泡鱼雷研制成功，其航速高达 200 Kn，如图 1.1 所示，其战术技术指标如表 1.1 所示。表 1.1 暴风鱼雷标准战术技术指标战技指标 数值 战技指标 数值鱼雷长度 8200 mm 最大直径 533 mm鱼雷全重 2700 kg 巡航速度 90~100 m/s有效射程 7 km 最大航程 11 km航 深 4~400 m 战 斗 部 210 kg TNT苏联解体后，俄罗斯及乌克兰两国继续致力于“暴风”超空泡鱼雷的改进工作。1998 年俄罗斯官方曾透露第二代暴风鱼雷研制成功，该鱼雷采用发动机推力矢量控制，具有较强的机动性能，采用发动机燃气直接引流至头部实现人工通气超空泡，航行速度可达 400 Kn，最大射程为 100 km。据报道在 20 世纪 90 年代的试验中，“暴风”超空泡鱼雷在 7 千米的航程内杀伤概率达到 80%以上。目前，俄罗斯将“暴风”超空泡鱼雷至少已装备在三种攻击型潜艇上[1]。
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文美国的超空泡武器技术研究总体上倾向于防御。上个世纪 80 年代美国开始应用超空泡以提高水下射弹速度，并将超空泡射弹作为高技术演示项目重点发展。1995 年 7 月美国休斯宇航电子公司在法国举行的水下防务会议上展示了机载快速灭雷系统（Rapid Airborne Mine Clearance System，RAMICS），如图 1.2、图 1.3所示。该系统由一套蓝绿激光探雷系统和超空泡射弹系统构成，一旦激光探雷系统发现目标，机载的机关炮可发射口径约为 20mm 的超空泡射弹对水下目标进行射击摧毁，其最大杀伤距离可达水下 15m[2]。2001 年 RAMICS 进行了第一阶段毁伤试验，达到了预期目的。
美国的超空泡武器技术研究总体上倾向于防御。上个世纪 80 年代美国开始应用超空泡以提高水下射弹速度，并将超空泡射弹作为高技术演示项目重点发展。1995 年 7 月美国休斯宇航电子公司在法国举行的水下防务会议上展示了机载快速灭雷系统（Rapid Airborne Mine Clearance System，RAMICS），如图 1.2、图 1.3所示。该系统由一套蓝绿激光探雷系统和超空泡射弹系统构成，一旦激光探雷系统发现目标，机载的机关炮可发射口径约为 20mm 的超空泡射弹对水下目标进行射击摧毁，其最大杀伤距离可达水下 15m[2]。2001 年 RAMICS 进行了第一阶段毁伤试验，达到了预期目的。图 1.2 美国机载快速灭雷系统
【参考文献】
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本文编号：2877298
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