由于實驗條件的局限性,傳統的雷靶碰撞實驗大多在陸地上進行,所測得實驗數據往往與雷靶在水中碰撞的真實結果存在一定差距。針對于此運用非線性動力學軟件LS-DYNA建立包括空氣、水體、魚雷和靶板等多物質耦合的有限元模型。使用罰函數流固耦合方法對魚雷無攻角碰撞靶板的過程進行數值分析。給出靜水壓力在垂直方向上的分布情況,并對比分析介質、水深、碰撞角、初始速度等參數對雷靶碰撞載荷的影響。這為魚雷系統的可靠性設計提供必要的參考。 

【文章來源】：機械設計與制造. 2020,(04)北大核心

【文章頁數】：4 頁

【部分圖文】：

水中魚雷模型

在進行結構入水，水下碰撞，浮力等問題計算時，如果深水壓力不可忽略時，需要對流體進行壓力初始化。非線性動力學軟件LS-DYNA提供了多種調節(jié)靜水壓平衡方法，其中關鍵字卡片INITIAL＿HYDROSTATIC＿ALE和ALE＿AMBIENT＿HYDROSTA-TIC的搭配使用不僅可以較好的實現靜水壓平衡，而且能夠實現魚雷等水下兵器在無限水域作業(yè)場景。其中I＿H＿A主要進行空氣域和水域的壓力初始化；而A＿A＿H是對空氣域和水域的遠場邊界進行壓力初始化。對模型進行計算，并從流體域的遠場邊界單元上選取三個單元，其中第一個單元處在空氣與水的交界面上，第二和第三個單元分別處在1 m和2m水深處，提取三個單元的水壓時程曲線，如圖2所示。由圖2可知，三個單元的靜水壓值分別為1.01e5Pa、1.11e5Pa和1.21e5Pa，單元之間間隔0.1個大氣壓。

魚雷在水中作業(yè)時，雷靶間的初始碰撞角大多不是垂直的，而角度的不同，將使得魚雷殼體受到的載荷也存在很大差異。為研究魚雷殼體所受載荷隨碰撞角變化的規(guī)律，現將雷體和靶板之間的夾角θ作為初始碰撞角，X方向作為魚雷軸線方向，Z方向作為魚雷橫向方向，綜合方向表示X、Y和Z的合方向，同樣地，以空氣和40m水深環(huán)境作為研究背景，選取相同的初始速度2m/s和靶板約束條件。通過旋轉靶板角度，將雷靶初始碰撞角分為4種工況來考慮，依次為30°，45°，60°和75°。對各工況進行計算，得到雷靶之間的夾角與碰撞力的關系曲線，如圖3所示。圖3 不同介質中碰撞角與碰撞力的關系曲線

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3492570