潜射超空泡射弹出水的流体力学现象的实验研究

对带有超空泡的潜射射弹出水过程的流体力学现象进行了实验研究。用高速摄影机拍摄了射弹模型出水的全过程,清晰地观察了射弹在航行中空泡的发展、脱落与自由面相互作用及溃灭过程,分析了空泡对射弹出水姿态的影响。通过测量射弹的速度,发现出水时射弹的速度有时会呈突增现象,进一步了解了潜射射弹出水的复杂过程。     

带尾翼射弹跨水中声速斜入水初期弹道数值研究

本文基于CFD方法针对带尾翼射弹跨水中声速斜入水过程开展数值研究,分析射弹入水过程中空泡形态、流体动力及运动稳定性等特性,获得入水速度、入水角、攻角、侧滑角等入水初始参数对射弹入水初期弹道的影响规律。研究发现：（1）射弹跨水中声速入水瞬间的冲击会在水中产生压力波并以声速向周围传播,射弹头部前方始终存在高压区,当速度超过水中声速时,弹头前会存在弱脱体弓形激波随弹体运动;（2）射弹斜入水过程会造成空泡以弹轴为界、上部分开口比下部分大的非对称发展特征;（3）对于本文射弹算例,入水速度主要影响入水轴向载荷,入水角通过影响尾翼撞水时间影响入水弹道的偏转,但其作用相对较弱,攻角和侧滑角通过尾翼撞水后产生的俯仰/偏航力矩成为影响弹道偏转的主要因素;（4）不同参数之间存在耦合影响,入水角的减小会增加正攻角下弹道偏转,降低负攻角下弹道偏转。     

高速射弹小角度入水数值模拟研究

采用基于RANS方程的CFD方法,结合VOF多相流模型和动网格技术,并考虑水的可压缩性,研究带尾翼射弹高速小角度入水时的空泡发展和弹体姿态变化,分析入水角和入水攻角对射弹运动稳定性的影响。研究发现,射弹入水初期空泡呈现不对称性,锥段部分区域沾湿,导致弹体抬头而形成正攻角,加剧了空泡的不对称性,从而引起跳弹和失稳。随着入水角增大,射弹入水稳定性增强。负攻角可以增强射弹入水稳定性,稳定性随负攻角的增大而增强;在正攻角下射弹稳定性随着攻角增大呈现先增强后降低的变化。     

锥头射弹侵彻金属薄板极限速度分析*

论文将锥头射弹侵彻贯穿金属薄靶板的耗能分为整体和局部耗能两部分。基于空腔膨胀理论,给出了靶板对射弹的阻力表达式,然后计算出局部变形耗能。根据量纲分析和相似原理,由搜集到的弹道试验数据拟合求得整体变形耗能,推出了射弹穿透金属靶板的弹道极限公式。并将模型预测结果和数值仿真分析的结果进行了比较分析。     

基于CEL方法的射弹高速入水数值研究

针对超空泡射弹火炮武器在航空反水雷作战中的应用,本文基于耦合欧拉—拉格朗日(CEL)方法对射弹高速入水过程进行了数值模拟,重点对入水空泡的捕捉精度问题进行了研究。对于平头射弹而言,采用刚体壳单元进行几何离散、求解,由于双侧接触问题会使入水空泡的捕捉失真。基于对壳单元双侧接触形成机理的分析,获得了改善射弹高速入水空泡捕捉精度的方法。通过射弹入水后的超空泡形态与试验、理论研究结果的对比,表明了CEL方法对高速入水数值求解的有效性;进而通过射弹带攻角垂直入水尾拍过程的数值模拟,捕捉到了与水下发射试验相近的空泡不连续演化特征。最后,对数值模拟得到射弹尾拍载荷特性、射弹尾拍航行状态下姿态偏转角速度变化的分析表明,射弹尾拍对其水下弹道性能有重要影响。     

超空泡射弹尾拍力求解的一种改进型方法

传统的超空泡射弹尾拍力求法将空泡边界看成是一条直线,在求解弹丸浸入长度时势必造成误差,导致弹丸的尾拍力求解不精确,本文主要在传统求解浸湿长度的基础上提出了一种改进型的求解方法,将空泡壁看成是椭圆的一部分。仿真结果显示,改进后尾拍力变大,弹丸衰减速度变快,弹丸空化器上的阻力变小。     

超空泡射弹研究综述

对国内外超空泡射弹研究现状进行综述.介绍国外超空泡射弹研究历程,阐述超空泡射弹研究建立的各种模型,总结超空泡射弹数值计算和实验研究成果,最后对超空泡技术领域的研究方向进行展望.     

射弹高速入水尾拍载荷和弹道特性的数值研究

针对超空泡射弹火炮武器在水下近程防御中的应用,本文基于耦合欧拉—拉格朗日（CEL）方法重点对射弹伴随尾拍的高速入水过程进行数值模拟研究。数值模拟捕捉到了射弹尾拍影响下入水超空泡形态的不连续演化特征,并获得了射弹尾拍对其水动力载荷、弹道运动的影响。研究表明,射弹尾拍会伴随其轴向、侧向载荷的增加,其水动力载荷表现出非对称特征。在射弹进入稳定的尾拍航行状态后,对射弹单个尾拍周期内航行阻力取均值,通过引入尾拍阻力增加系数的方式,将其尾拍航行状态向理想的超空泡航行状态等效,获得了射弹水下超空泡尾拍航行过程的弹道性能。进一步对射弹水下射程的评估表明,采用超空泡射弹武器进行水下近程防御是可行的。     

质心位置对超空泡射弹稳定性影响的规律研究

研究了质心位置对超空泡射弹水中运动稳定性的影响规律。建立了射弹运动稳定性数学模型;并对几种不同质心位置的射弹进行了实验分析。研究结果表明,对于相同外形的射弹,射弹质心前移有利于射弹的运动稳定性。