【摘 要】
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空投鱼雷或射弹的高速入水是一个十分复杂的问题,涉及到了气、液、固三相的耦合作用,当弹体速度较高时,还需要考虑水的空化现象。弹体高速入水过程中,弹体首先会撞击水面,撞击水面瞬间会产生巨大的冲击载荷,随后会形成入水空泡,弹体会带着空泡稳定前行,弹体载荷也会先减小然后趋于稳定。对弹体入水过程进行研究,能够有效地对反潜武器的设计提供指导。本文采用数值模拟和理论分析的方法,对超空泡弹体的入水过程进行计算,主
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空投鱼雷或射弹的高速入水是一个十分复杂的问题,涉及到了气、液、固三相的耦合作用,当弹体速度较高时,还需要考虑水的空化现象。弹体高速入水过程中,弹体首先会撞击水面,撞击水面瞬间会产生巨大的冲击载荷,随后会形成入水空泡,弹体会带着空泡稳定前行,弹体载荷也会先减小然后趋于稳定。对弹体入水过程进行研究,能够有效地对反潜武器的设计提供指导。本文采用数值模拟和理论分析的方法,对超空泡弹体的入水过程进行计算,主要研究内容如下:基于STAR-CCM建立了弹体入水过程的数值计算模型,并将计算得到的结果与相关实验结果进行了对比分析,验证了数值计算模型的准确性。对不同网格数量、时间步长以及计算域进行了计算,最终确定了合适的参数,并且对弹体高速倾斜入水过程进行了分析。从弹体入水角、入水攻角、初始速度和头型四个方面对弹体高速入水进行了研究。主要对弹体的运动学特性、弹体的表面压力以及入水空泡进行了讨论。给出了弹体在同一时刻的空泡图,并对相关因素进行了讨论。给出了弹体载荷、表面压力峰值、两侧压力差以及速度随时间的变化曲线。从弹体空化器面积、入水角、空化器角度和入水攻角这四个方面对入水后弹体姿态拉平进行了研究。主要对入水后弹体的姿态、速度和位移偏转角以及弹体受力进行了讨论,并且给出了改变空化器面积的方法。基于STAR-CCM和ABAQUS联合仿真的方式对带有结构弹体进行了垂直和倾斜入水双向耦合计算,分析了入水过程中弹体的动力学特性、弹体表面形变量以及弹体应力应变情况。
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