水下连发超空泡射弹的流动与阻力特性研究

发布时间：2021-10-21 03:12

　　为了研究连发射弹在水下做自然减速运动过程中的超空泡演化规律和阻力特性,基于N-S方程的有限体积法,引入VOF多相流模型和Schnerr-Sauer空化模型,结合动网格技术,分别建立了水下两连发射弹和三连发射弹的数值计算模型,并进行了数值模拟研究。该研究得到了两连发射弹和三连发射弹的超空泡演化规律;分析了多发射弹之间压力场的互相影响;并结合超空泡演化规律,分析了超空泡演化过程对连发射弹运动的影响机理;获得了连发射弹的阻力特性曲线。研究结果表明:水下连发射弹各自形成的超空泡流场互相影响;后发射弹与它自身形成的超空泡发生分离并进入到前发射弹的超空泡内部;后发射弹进入前发射弹的超空泡内部后所受阻力几乎为零,其速度保持不变,而前发射弹的速度继续衰减,导致后发射弹将追赶上前发射弹并发生追尾碰撞;前、后发射弹发生追尾后,在前发射弹的头部流动分离点和追尾处,超空泡壁面出现扰动,存在扰动的空泡壁面会发生颈缩,空泡逐渐从此位置分裂。 

【文章来源】：空气动力学学报. 2020,38(04)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

射弹的物理模型

图1 射弹的物理模型对于上述计算模型压力与速度之间的耦合求解采用PISO算法，压力场的空间离散采用PRESTO！格式，各项体积率离散采用CICSAM格式，密度和动量采用二阶迎风离散格式，空间离散采用二阶迎风格式，时间离散采用一阶隐格式。

关于单发超空泡射弹的位移随时间变化，图3显示了数值模拟结果、实验结果、公式（13）的理论计算结果三者之间的对比，纵坐标表示的是无量纲位移（S/D），从图中可以看出数值模拟的射弹位移变化趋势与实验和理论计算结果基本一致，在数值上吻合良好。图4比较了数值模拟和实验在t=2ms时获得的射弹水下空泡形状，从图中可以看出两者的空泡形状基本一致。经过上述的对比，有效地验证了数值模拟方法的准确性。图4 数值模拟和实验在t=2ms时的超空泡形状


本文编号：3448125