超空泡減阻是水下航行器減阻模式的一次革命性創(chuàng)新,借助全新的流動(dòng)模式和設(shè)計(jì)理念,航行器幾乎完全被超空泡包裹,可獲得顯著的減阻效果,航行速度得以大幅提升,甚至可超越水中聲速�；诔张轀p阻技術(shù)的射彈是一種由機(jī)/艦載火炮發(fā)射的武器系統(tǒng),可快速攔截魚雷、擊毀水雷、破除水下障礙和獵殺蛙人,用于水面艦的近程防御效果顯著。超空泡射彈具有發(fā)射迅捷、性價(jià)比高、殺傷力強(qiáng)等特點(diǎn),可針對近水面威脅實(shí)現(xiàn)跨介質(zhì)精確打擊,應(yīng)用前景廣闊。然而,由于涉及跨介質(zhì)和跨聲速問題,超空泡射彈在不同航行階段的受力機(jī)理、穩(wěn)定機(jī)制和運(yùn)動(dòng)規(guī)律存在極大的差異,給理論研究帶來了挑戰(zhàn)。在明確各航行階段的力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的基礎(chǔ)上,開展超空泡射彈的彈道特性研究,進(jìn)一步完善相關(guān)的理論體系,對于該武器系統(tǒng)的工程應(yīng)用意義重大。本文綜合運(yùn)用數(shù)值模擬、理論分析和試驗(yàn)研究的方法,研究了跨聲速超空泡射彈在全彈道運(yùn)動(dòng)過程中的流場數(shù)值模擬方法、流體動(dòng)力特性、動(dòng)力學(xué)模型及仿真技術(shù),根據(jù)動(dòng)力學(xué)模型的彈道仿真計(jì)算、基于商用CFD軟件的流場-運(yùn)動(dòng)耦合模擬和對于全尺寸模型的試驗(yàn)測試得到的結(jié)果具有良好的一致性。主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:（1）建立了水下跨聲速超空化流動(dòng)的數(shù)值... 

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的來源、研究背景及意義
        1.1.1 課題的來源
        1.1.2 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 國外研究進(jìn)展
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要內(nèi)容
    1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 跨聲速/介質(zhì)超空化流動(dòng)的數(shù)值方法研究
    2.1 超空泡射彈的全彈道流場數(shù)值方法概述
        2.1.1 流場基本控制方程
        2.1.2 湍流模型及近壁面處理方法
        2.1.3 空化模型
        2.1.4 可壓縮液體的物性方程
        2.1.5 運(yùn)動(dòng)參考系與移動(dòng)計(jì)算域技術(shù)
        2.1.6 計(jì)算域選取、網(wǎng)格劃分與邊界條件
    2.2 空中高速流動(dòng)的數(shù)值方法
        2.2.1 空中高速流動(dòng)數(shù)值方法的試驗(yàn)驗(yàn)證
        2.2.2 空中高速流動(dòng)數(shù)值方法的網(wǎng)格無關(guān)性分析
    2.3 射彈高速入水流動(dòng)的數(shù)值方法
        2.3.1 高速入水流動(dòng)數(shù)值方法的試驗(yàn)驗(yàn)證
        2.3.2 高速入水流動(dòng)數(shù)值方法的網(wǎng)格無關(guān)性分析
    2.4 跨聲速超空化流動(dòng)的數(shù)值方法
        2.4.1 超空化流動(dòng)數(shù)值方法的經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)證
        2.4.2 超空化流動(dòng)數(shù)值方法的試驗(yàn)驗(yàn)證
        2.4.3 超空化流動(dòng)數(shù)值方法的網(wǎng)格無關(guān)性分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 跨聲速超空化流場的數(shù)值模擬研究
    3.1 跨聲速超空化流場的空泡流型和阻力特性
        3.1.1 液體壓縮性對超空化流動(dòng)的影響
        3.1.2 空化數(shù)對超空化流動(dòng)的影響
        3.1.3 馬赫數(shù)對超空化流動(dòng)的影響
        3.1.4 加速度對超空化流動(dòng)的影響
        3.1.5 跨聲速流場中空泡流型及阻力特性的描述方法
    3.2 水下彈道超空泡射彈流體動(dòng)力特性的數(shù)值研究
        3.2.1 水下彈道超空泡射彈的受力特性及其解算方案
        3.2.2 超空泡射彈位置力特性的數(shù)值計(jì)算
        3.2.3 超空泡射彈阻尼力特性的數(shù)值計(jì)算
        3.2.4 超空泡射彈慣性力特性的數(shù)值計(jì)算
    3.3 水下彈道超空泡射彈受力特性的數(shù)學(xué)描述
        3.3.1 超空泡射彈的位置力特性
        3.3.2 超空泡射彈的阻尼力特性
        3.3.3 超空泡射彈的慣性力特性
    3.4 本章小結(jié)
第四章 跨聲速超空泡射彈的水下彈道特性研究
    4.1 水下彈道的參數(shù)定義及射彈的受力分析
        4.1.1 坐標(biāo)系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的定義
        4.1.2 水下彈道超空泡射彈的受力分析
    4.2 考慮“空泡延遲”的水下彈道動(dòng)力學(xué)模型
        4.2.1 實(shí)際超空泡的軸線偏移特性
        4.2.2 “空泡延遲”效應(yīng)的分析與描述
        4.2.3 水下彈道超空泡射彈的空間運(yùn)動(dòng)方程組
        4.2.4 超空泡射彈水下彈道的失效判據(jù)
    4.3 水下彈道超空泡射彈動(dòng)力學(xué)模型的驗(yàn)證
        4.3.1 流體動(dòng)力預(yù)報(bào)方法的驗(yàn)證
        4.3.2 流場模擬與運(yùn)動(dòng)仿真耦合的數(shù)值方法
        4.3.3 超空泡射彈水下彈道的仿真及模型驗(yàn)證
    4.4 水下彈道超空泡射彈的運(yùn)動(dòng)特性
        4.4.1 水下彈道超空泡射彈的空間運(yùn)動(dòng)特性
        4.4.2 超空泡射彈水下彈道的特性分析
        4.4.3 超空泡射彈水下減速特性的預(yù)估方法
    4.5 本章小結(jié)
第五章 超空泡射彈的空中及入水彈道特性研究
    5.1 空中彈道超空泡射彈的受力分析及動(dòng)力學(xué)模型
        5.1.1 空中彈道超空泡射彈的受力分析
        5.1.2 空中彈道超空泡射彈的動(dòng)力學(xué)模型
    5.2 超空泡射彈在空中的氣動(dòng)力特性及運(yùn)動(dòng)仿真
        5.2.1 空中彈道超空泡射彈氣動(dòng)力特性的求解策略
        5.2.2 空中彈道超空泡射彈氣動(dòng)力特性的數(shù)值計(jì)算
        5.2.3 超空泡射彈空中彈道的運(yùn)動(dòng)特性研究
        5.2.4 初始發(fā)射條件對入水狀態(tài)的影響規(guī)律
    5.3 超空泡射彈入水過程的數(shù)值模擬研究
        5.3.1 超空泡射彈入水彈道的范圍
        5.3.2 超空泡射彈在入水過程中的空泡特性
        5.3.3 超空泡射彈在入水過程中的流體動(dòng)力特性
    5.4 超空泡射彈入水彈道的運(yùn)動(dòng)特性研究
        5.4.1 超空泡射彈在入水過程中的動(dòng)力學(xué)模型
        5.4.2 超空泡射彈入水彈道的仿真及驗(yàn)證
        5.4.3 超空泡射彈入水彈道的運(yùn)動(dòng)特性分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 超空泡射彈的全彈道仿真及運(yùn)動(dòng)特性研究
    6.1 超空泡射彈的全彈道仿真及試驗(yàn)驗(yàn)證
        6.1.1 超空泡射彈的全彈道運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)
        6.1.2 全尺寸模型的平射試驗(yàn)
        6.1.3 平射彈道的仿真計(jì)算及試驗(yàn)驗(yàn)證
    6.2 超空泡射彈的全彈道運(yùn)動(dòng)特性研究
        6.2.1 超空泡射彈的全彈道運(yùn)動(dòng)參數(shù)演變規(guī)律
        6.2.2 初始條件對超空泡射彈綜合效能的影響規(guī)律
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)及展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 未來研究工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同擾動(dòng)角速度高速射彈入水彈道特性[J]. 李佳川,魏英杰,王聰,鄧環(huán)宇.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[2]高速射彈超空泡流動(dòng)的重力和壓縮性效應(yīng)[J]. 孟慶昌,張志宏,李啟杰.  爆炸與沖擊. 2016(06)
[3]美國“超高速射彈”發(fā)展情況分析[J]. 賈晨陽.  軍事文摘. 2016(17)
[4]液體可壓縮性對超空化流動(dòng)的影響[J]. 黃闖,羅凱,白杰,王致強(qiáng),蔣彬.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(08)
[5]跨聲速運(yùn)動(dòng)對射彈阻力及空化特性的影響[J]. 黃闖,黨建軍,李代金,羅凱.  兵工學(xué)報(bào). 2016(08)
[6]基于非定常CFD的俯仰動(dòng)導(dǎo)數(shù)計(jì)算方法[J]. 伍彬,陸韻,周志超,傅建明.  彈道學(xué)報(bào). 2016(02)
[7]不同攻角對尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈脫殼過程影響分析[J]. 張學(xué)偉,李強(qiáng),高斌,李博,王磊.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào). 2016(03)
[8]提高尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈威力的技術(shù)研究[J]. 崔瀚,張程健,畢葉,李俊杰.  福建質(zhì)量管理. 2016(05)
[9]噴水推進(jìn)系統(tǒng)在淺水高速工況下適應(yīng)性問題的數(shù)值分析[J]. 苑龍飛,羅凱,蔣彬,王致強(qiáng).  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2016(02)
[10]飛行器動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性參數(shù)計(jì)算方法研究進(jìn)展[J]. 劉緒,劉偉,柴振霞,楊小亮.  航空學(xué)報(bào). 2016(08)

博士論文
[1]高速射彈入水過程多相流場特性研究[D]. 馬慶鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]通氣超空泡流動(dòng)及航行體流體動(dòng)力數(shù)值模擬研究[D]. 周景軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[3]超空泡航行體的數(shù)學(xué)建模與控制方法研究[D]. 王茂勵(lì).哈爾濱工程大學(xué) 2008

碩士論文
[1]超空泡高速魚雷技術(shù)綜合分析[D]. 趙衛(wèi).哈爾濱工程大學(xué) 2005



本文編號：3650089