導(dǎo)彈、空投魚雷及火箭助飛魚雷等武器在攻擊水下目標(biāo)的過程中都要經(jīng)歷入水過程。彈體在入水過程中位于一個(gè)包裹住彈體的空泡內(nèi),只有頭部與水接觸,水下流體動(dòng)力的微小擾動(dòng)就會(huì)對(duì)彈體的彈道及姿態(tài)造成影響并引起彈體運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)。彈體入水初期帶空泡航行階段的末參數(shù)將作為全沾濕航行階段的初始參數(shù),為保證彈體完全入水后仍然具有滿意的彈道特性,對(duì)彈體入水初期帶空泡航行階段的彈道穩(wěn)定性及空泡特性的研究就顯得很有必要。本文首先基于動(dòng)量定理及動(dòng)量矩定理建立了彈體入水初期帶空泡航行階段的六自由度彈道方程,在確定作用在彈體上的流體動(dòng)力后可以用來預(yù)測(cè)彈體入水后的彈道,并對(duì)作用在彈體上的外力進(jìn)行了分析研究。其次,利用高速相機(jī)記錄了四種典型頭型的柱狀彈體在不同初始條件下的入水過程,通過對(duì)圖像數(shù)據(jù)的處理獲得了彈體的速度衰減、彈體質(zhì)心的橫向偏移、彈體姿態(tài)角的變化以及入水空泡的發(fā)展過程隨彈體頭型、彈體入水初速和彈體入水角的變化規(guī)律。基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真分析研究了彈體在帶空泡航行階段瞬時(shí)阻力系數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律以及入水瞬間在水下產(chǎn)生的初始沖擊脈沖的衰減規(guī)律。最后對(duì)入水空泡的閉合機(jī)制進(jìn)行了分析研究,分別基于能量守恒定理和勢(shì)流理論建立了入水空泡的擴(kuò)展模型,研究了極端的情況下空泡的擴(kuò)展、空泡壁的運(yùn)動(dòng)及空泡的深閉合等特性。雖然采取了極端的條件,但研究方法具有通用性且也能表示空泡的一般特性。本文得到的結(jié)果可以加深對(duì)彈體高速入水過程中彈體的運(yùn)動(dòng)過程及空泡擴(kuò)展規(guī)律的理解,為研究彈體高速入水后帶空泡航行階段的彈道特性提供一定的實(shí)驗(yàn)支持和理論指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TJ6;TJ012
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 入水問題研究進(jìn)展
        1.2.2 入水空泡研究進(jìn)展
        1.2.3 國內(nèi)外研究綜述
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 入水彈道理論分析
    2.1 引言
    2.2 入水過程分析
        2.2.1 空化現(xiàn)象
        2.2.2 入水過程
    2.3 入水彈道方程
        2.3.1 坐標(biāo)系及基本變量定義
        2.3.2 動(dòng)力學(xué)方程
        2.3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
    2.4 彈體入水受力分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 彈體入水速度衰減特性
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    3.3 彈體動(dòng)力學(xué)
    3.4 速度衰減實(shí)驗(yàn)研究
        3.4.1 頭型對(duì)阻力系數(shù)的影響
        3.4.2 入水初速對(duì)阻力系數(shù)影響
        3.4.3 對(duì)阻力系數(shù)的進(jìn)一步研究
    3.5 速度衰減仿真研究
        3.5.1 仿真模型及結(jié)果驗(yàn)證
        3.5.2 彈體阻力系數(shù)確定
        3.5.3 瞬時(shí)阻力系數(shù)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 彈道穩(wěn)定性及沖擊壓力特性
    4.1 引言
    4.2 入水彈道穩(wěn)定性
        4.2.1 頭型對(duì)彈道穩(wěn)定性的影響
        4.2.2 入水初速對(duì)彈道穩(wěn)定性的影響
        4.2.3 入水角對(duì)彈道穩(wěn)定性的影響
    4.3 沖擊壓力特性
        4.3.1 初始脈沖實(shí)驗(yàn)研究
        4.3.2 初始脈沖特性仿真研究
    4.4 本章小結(jié)
第5章 入水空泡特性
    5.1 引言
    5.2 空泡閉合機(jī)制
    5.3 入水空泡模型
        5.3.1 基于能量守恒的空泡模型
        5.3.2 基于歐拉方程的空泡模型
        5.3.3 模型結(jié)果對(duì)比
    5.4 空泡特性研究
        5.4.1 空泡壁最大半徑及速度
        5.4.2 空泡深閉合分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


本文編號(hào)：2842554