超空泡射彈尾拍運(yùn)動(dòng)多相流場(chǎng)及結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、超空泡射彈在發(fā)射或入水過(guò)程中往往會(huì)受到不可預(yù)知的擾動(dòng)作用,使其在水下運(yùn)動(dòng)中常伴隨著尾拍的發(fā)生。在尾拍運(yùn)動(dòng)中,射彈尾部與空泡壁面可能產(chǎn)生劇烈的碰撞作用,使彈體周圍流場(chǎng)特性發(fā)生改變,彈道發(fā)生偏移,甚至引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)。本文采用理論、數(shù)值與試驗(yàn)三者相結(jié)合的方法對(duì)超空泡射彈在尾拍運(yùn)動(dòng)中的多相流場(chǎng)及結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了深入地研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　分別采用獨(dú)立膨脹原理和分相流計(jì)算模型對(duì)超空泡射彈的空化流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,并驗(yàn)證了計(jì)算方法的有效性。

2、同時(shí),推導(dǎo)了射彈尾拍運(yùn)動(dòng)的剛體運(yùn)動(dòng)方程和無(wú)約束結(jié)構(gòu)振動(dòng)方程,并描述了射彈在尾拍過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)變化和結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)變化規(guī)律。
　　基于超空泡射彈尾拍運(yùn)動(dòng)的剛體運(yùn)動(dòng)方程和尾部載荷半經(jīng)驗(yàn)公式,計(jì)算了射彈在尾拍運(yùn)動(dòng)中的剛體姿態(tài)變化,給出了射彈質(zhì)心位置及空泡擺動(dòng)等因素對(duì)彈體剛體運(yùn)動(dòng)的影響規(guī)律。同時(shí),將射彈簡(jiǎn)化為歐拉-伯努利梁,基于無(wú)約束梁振動(dòng)方程,計(jì)算了彈體在尾拍過(guò)程中的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng),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(qiáng)筋等

3、因素對(duì)射彈結(jié)構(gòu)響應(yīng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的超空泡射彈在尾拍運(yùn)動(dòng)中的多相流場(chǎng)變化,分析了尾拍運(yùn)動(dòng)對(duì)射彈空泡形態(tài)和流體動(dòng)力的影響,總結(jié)了射彈尾部載荷變化規(guī)律?；诹鲌?chǎng)分析結(jié)果并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn),提出了射彈尾部載荷的理論計(jì)算模型,并對(duì)該模型的計(jì)算有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　采用本文提出的超空泡射彈尾部載荷理論模型,基于剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)方程計(jì)算了射彈的彈道和結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng),給出了剛?cè)狁詈献饔脤?duì)射彈剛體