超空泡航行体典型弹道特性仿真研究

针对超空泡航行体的弹道及操纵特性进行研究,建立了超空泡航行体在纵平面内的简化运动方程,编制了相应的弹道仿真程序,并对其在90 m/s左右速度区段内的典型弹道特性进行了仿真分析.仿真结果表明,通过对雷顶舵进行典型操舵控制,超空泡航行体可以在无反馈控制的情况下,实现定深直航,以及变航向、变深度等典型弹道机动,可见超空泡航行体的操纵特性良好.     

潜射导弹垂直发射过程流体动力特性数值模拟

采用数值模拟的方法研究了潜射导弹垂直发射上升过程空泡多相流和流体动力演化规律。基于连续性方程、空化质量输运方程、混合介质RANS方程和标准k-ε湍流模型,结合动网格技术,实现了弹体边界运动与汽水流场的流体—固体耦合问题求解。以此为基础,数值模拟了重力影响下的潜射导弹垂直发射水下运动过程,对比分析了潜射导弹头型对肩空泡和流体动力的影响,并给出了3组重推比下潜射导弹的水下航行弹道。模拟和分析结果表明,局部肩空泡将增加潜射导弹流体动力,通过改变导弹头部线型可以抑制肩部空化、改善导弹的流体动力。     

回转体匀速垂直入水早期空泡数值模拟研究

基于VOF(Volume of Fluid)方法和有限体积法求解气、水两相流动的RANS方程,并结合动网格技术,对物体垂直入水空泡流动进行了数值计算研究。通过对球体垂直入水早期空泡形态进行数值计算,并将计算结果与May A 理想空泡模型拟合结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了数值计算方法的有效性。在此基础之上,进一步研究了150°锥角回转体垂直入水空泡生成过程,空泡壁面运动特性和空泡表面闭合特性,给出了垂直匀速入水空泡形态随时间变化规律,空泡壁面随入水过程时间变化运动规律,以及空泡表面闭合时间与入水速度之间的关系。     

重力静压梯度场中通气空泡形态研究

基于连续方程，动量方程，能量方程，状态方程和标准k-ε方程，实现了重力静压梯度场中通气空泡流的数值求解；将来流边界温度定义为时间的函数关系，研究了重力静压梯度场中海洋垂向温度场对空泡形态影响规律；通过对等温通气空泡流进行数值研究，得到了重力静压梯度场中空泡长度和空泡直径随弗劳德数和空化数的变化规律。计算结果与已有经验公式和实验结果符合良好，证明该方法能够有效地预测重力静压梯度场中通气空泡形态。