【摘要】：海上軍事力量在維護(hù)國家主權(quán),保護(hù)我國領(lǐng)海完整方面具有至關(guān)重要的意義。隨著超空泡技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,為了解決水下防御困難的問題,高速入水武器相繼問世。射彈在空中發(fā)射,經(jīng)過空中飛行穿過自由界面進(jìn)入水中,必須同時(shí)滿足或兼容空中、跨介質(zhì)和水下飛行的穩(wěn)定性條件,這是一個(gè)十分復(fù)雜的物理現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)研究非常困難且需耗費(fèi)大量的人力物力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和可視化技術(shù)的迅猛發(fā)展,具有高效率、高精度、低成本特點(diǎn)的數(shù)值模擬技術(shù)逐漸被應(yīng)用到超空泡研究中來。時(shí)至今日,對(duì)于超空泡技術(shù)的研究已經(jīng)取得了長足的發(fā)展,但是仍然存在很多問題留待我們?nèi)ソ鉀Q。基于上述現(xiàn)狀,本文主要針對(duì)剛性圓柱體頭型對(duì)入水超空泡尺寸及流場的影響,彈性圓柱體長徑比和楊氏模數(shù)對(duì)其超空泡流場及入水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響以及彈性圓柱殼頭型對(duì)其超空泡流場、殼體變形、殼體壓力分布和入水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響展開了數(shù)值模擬,研究的具體內(nèi)容如下:(1)為了研究入水超空泡的面閉合時(shí)間及形態(tài)發(fā)展,基于Fluent 15.0,選取不同頭型的剛性圓柱體及某實(shí)際射彈模型,對(duì)其入水超空泡展開了二維數(shù)值模擬。分析了頭型對(duì)超空泡閉合時(shí)間、圓柱體周圍速度流場以及超空泡尺寸的影響,并將實(shí)際射彈模型的超空泡外形輪廓與Logvinovich半經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了對(duì)比并獲得了較好的一致性。(2)為了研究彈性圓柱體入水過程中固體與超空泡流場之間的相互作用,基于有限元軟件ANSYS/LS-DYNA,使用ALE(Arbitrary Lagrange Euler)方法,對(duì)不同長徑比及楊氏模數(shù)的圓柱體的入水過程展開了流固耦合模擬。得到了空泡形態(tài),圓柱體速度及加速度的變化規(guī)律。(3)為了研究彈性圓柱殼體入水過程中殼體與超空泡流場之間的相互作用,基于有限元軟件ANSYS/LS-DYNA,使用ALE方法,對(duì)不同錐角的彈性圓柱殼體的入水過程展開了流固耦合模擬。得到了頭型對(duì)超空泡形態(tài)、殼體速度及加速度、殼體上下表面變形以及下表面壓力分布的影響規(guī)律。對(duì)高速圓柱體、圓柱殼體的跨介質(zhì)入水過程展開了數(shù)值模擬并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了分析,通過對(duì)本文的結(jié)論進(jìn)行歸納總結(jié),為后續(xù)入水超空泡射彈的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TJ6
【圖文】：

巨大的流體沖擊力會(huì)造成射彈破碎、跳彈和隨機(jī)偏轉(zhuǎn)。這兩個(gè)和穩(wěn)定性控制的“水下禁區(qū)”，吸引了眾多研究者的目光。 年，S.W.Barnaby 和 C.A.Parsons 通過分析和調(diào)查“果敢號(hào)”等蒸汽槳突然嚴(yán)重失效事件，首次提出了“空化”的概念，但是并未將，研究者的目光依然集中在如何通過減少物體的表面粗糙度以理論，在上世紀(jì)三十年代，諸如聚合物添加劑減阻、壁面震動(dòng)阻等一系列方法被提出[1]，但減阻效果差強(qiáng)人意。在第二次世泡現(xiàn)象才開始被系統(tǒng)地科學(xué)研究[2]。阻技術(shù)可以將水下高速航行體受到的有效阻力減少 90%[3]。因投入了大量的人力物力研究超空泡減阻技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)被廣泛上世紀(jì) 70 年代中期，前蘇聯(lián)研制出第一代大尺度進(jìn)攻性超空泡圖 1.1 所示。這是超空泡武器發(fā)展史上里程碑式的進(jìn)步。其最大于常規(guī)魚雷的航速，對(duì)水面艦艇產(chǎn)生了極大的威脅。

圖 1.2 機(jī)載滅雷系統(tǒng)個(gè)廣泛應(yīng)用的區(qū)域是超空泡航行體的世界上第一艘采用超空泡原理設(shè)計(jì)的部的吊艙中，依靠兩個(gè)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)體直接接觸。其最高航速可以達(dá)到 50圖 1.3 美國“幽靈”號(hào)超空泡艦艇設(shè)計(jì)制造的超空泡魚雷與超空泡射彈

2圖 1.3 美國“幽靈”號(hào)超空泡艦艇術(shù)設(shè)計(jì)制造的超空泡魚雷與超空泡射彈，具用該項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)制造的超空泡艦艇的續(xù)航能空泡炮彈而言，受到其體積的約束，在航行彈道失穩(wěn)的情況，尤其是跨介質(zhì)入水射彈，空泡炮彈的水動(dòng)力學(xué)特性及彈道穩(wěn)定性，對(duì)作戰(zhàn)模式，具有至關(guān)重要的意義。尺度超空泡射彈的研究具有很高的工程應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)對(duì)比為輔的方法，研究了射彈跨介質(zhì)用了三種不同頭型的剛性回轉(zhuǎn)體和某實(shí)彈模時(shí)間。此外，還研究了不同長徑比、楊氏模

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 段宇;李琪;;圓柱殼體低速入水空泡試驗(yàn)研究[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā);2015年32期

2 施紅輝;胡青青;陳波;賈會(huì)霞;;鈍體傾斜和垂直沖擊入水時(shí)引起的超空泡流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)研究[J];爆炸與沖擊;2015年05期

3 施紅輝;高聚瑞;賈會(huì)霞;陳波;周楊潔;;物體出水和入水動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2015年06期

4 黃海龍;王柏秋;;圓柱型后體對(duì)圓錐垂直入水空泡的影響[J];哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年05期

5 康德;嚴(yán)平;;基于LS-DYNA的高速破片水中運(yùn)動(dòng)特性流固耦合數(shù)值模擬[J];爆炸與沖擊;2014年05期

6 馬慶鵬;魏英杰;王聰;曹偉;陳超倩;;錐頭圓柱體高速入水空泡深閉合數(shù)值模擬研究[J];兵工學(xué)報(bào);2014年09期

7 楊衡;張阿漫;龔小超;姚熊亮;;不同頭型彈體低速入水空泡試驗(yàn)研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2014年09期

8 馬慶鵬;魏英杰;王聰;曹偉;;錐頭圓柱體高速入水空泡數(shù)值模擬[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

9 施紅輝;周浩磊;吳巖;賈會(huì)霞;張曉萍;周素云;章利特;董若凌;王超;;伴隨超空泡產(chǎn)生的高速細(xì)長體入水實(shí)驗(yàn)研究[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

10 張偉;郭子濤;肖新科;王聰;;彈體高速入水特性實(shí)驗(yàn)研究[J];爆炸與沖擊;2011年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 姜晨醒;湍流減阻添加劑對(duì)超空化流動(dòng)的影響機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 孫亞亞;復(fù)雜表面形狀以及多連發(fā)射彈的超空泡流動(dòng)特性研究[D];浙江理工大學(xué);2018年

2 宋盼盼;三維彈性體入水動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真研究[D];中北大學(xué);2014年

3 周素云;水平運(yùn)動(dòng)超空泡的發(fā)生及流體力學(xué)機(jī)理研究[D];浙江理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2803388