超空泡射彈尾拍運動多相流場及結構動力學特性研究.pdf

1、超空泡射彈在發(fā)射或入水過程中往往會受到不可預知的擾動作用,使其在水下運動中常伴隨著尾拍的發(fā)生。在尾拍運動中,射彈尾部與空泡壁面可能產生劇烈的碰撞作用,使彈體周圍流場特性發(fā)生改變,彈道發(fā)生偏移,甚至引起結構振動。本文采用理論、數(shù)值與試驗三者相結合的方法對超空泡射彈在尾拍運動中的多相流場及結構動響應進行了深入地研究。主要研究內容如下:
　　分別采用獨立膨脹原理和分相流計算模型對超空泡射彈的空化流場進行了計算,并驗證了計算方法的有效性。

2、同時,推導了射彈尾拍運動的剛體運動方程和無約束結構振動方程,并描述了射彈在尾拍過程中的運動姿態(tài)變化和結構振動響應變化規(guī)律。
　　基于超空泡射彈尾拍運動的剛體運動方程和尾部載荷半經驗公式,計算了射彈在尾拍運動中的剛體姿態(tài)變化,給出了射彈質心位置及空泡擺動等因素對彈體剛體運動的影響規(guī)律。同時,將射彈簡化為歐拉-伯努利梁,基于無約束梁振動方程,計算了彈體在尾拍過程中的結構振動響應,給出了射彈所受軸向壓力、水的可壓縮性及裝配的環(huán)狀加強筋等

3、因素對射彈結構響應的影響規(guī)律。
　　采用分相流模型分別模擬了勻速和自由減速運動狀態(tài)下的超空泡射彈在尾拍運動中的多相流場變化,分析了尾拍運動對射彈空泡形態(tài)和流體動力的影響,總結了射彈尾部載荷變化規(guī)律?；诹鲌龇治鼋Y果并結合相關文獻,提出了射彈尾部載荷的理論計算模型,并對該模型的計算有效性進行了驗證。
　　采用本文提出的超空泡射彈尾部載荷理論模型,基于剛柔耦合動力學方程計算了射彈的彈道和結構振動響應,給出了剛柔耦合作用對射彈剛體