高速航行体可压缩超空泡流动数值计算

发布时间：2024-07-02 03:28

　　高速超空泡射弹是一种利用超空泡减阻技术的新型水下兵器。与常规航行体水下航行问题不同,超空泡射弹由于航行速度非常高,可达跨音速甚至超音速。运动过程中涉及复杂的可压缩超空泡流动问题,包括汽液可压缩性、非定常流动、多相流动、相变及湍流等方面流体力学难题。有必要研究可压缩超空泡流动的数值计算方法,并将其应用于亚音速、跨音速和超音速等状态下的绕轴对称航行体的可压缩超空泡流体动力特性问题的分析。全文主要内容及成果如下:(1)建立了基于势流和细长体理论的可压缩势流方程。获得了不同马赫数下的超空泡的形态。无论在亚音速区域还是超音速区域,随着航行体速度的增加,超空泡的泡长和泡径都逐渐增大,但亚音速区域的增长梯度大于超音速区域,说明超音速时超空泡形态随航速变化的幅度较小。流体压缩性导致超空泡形态前后有略微的不对称,随着马赫数增大,空泡最大半径前移,前后不对称性加剧。(2)建立了基于N-S方程的高速航行体可压缩超空泡流动特性的数值计算方法。讨论了多相流模型、湍流模型和空化模型的适用性,结合商业CFD软件的二次开发,将可压缩流体的Tait状态方程和水中有效声速通过UDF编译嵌入到了软件中,实现了液体可压缩性的...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1俄罗斯“暴风”超空泡鱼雷及结构示意图

图1.1俄罗斯“暴风”超空泡鱼雷及结构示意图美国的超空泡射弹，采用精密的结构设计，产生自然超空泡，并实现跨音速甚至超音速航行。其中，美国的机载快速灭雷系统（RAMICS）是现在公开发表中文献中唯一成功定型的超空泡射弹武器。RAMICS系统采用25mm火炮发射，其发射平台....

图1.2美国超空泡射弹和RAMICS射弹结构示意图

图1.1俄罗斯“暴风”超空泡鱼雷及结构示意图美国的超空泡射弹，采用精密的结构设计，产生自然超空泡，并实现跨音速甚至超音速航行。其中，美国的机载快速灭雷系统（RAMICS）是现在公开发表中文献中唯一成功定型的超空泡射弹武器。RAMICS系统采用25mm火炮发射，其发射平台....

图1.3射弹超音速运动头部出现激波现象（Ma=1.03）

北京理工大学硕士学位论文性会对射弹的空泡形态及流体动力产生严重影响。1.3.1试验研究Vlasenko和Savchenko[53]在试验中发现，当马赫数处于0.54-0.77时，射弹头将出现明显的可压缩现象。因此，Vlasenko推论当射弹运动速度接近1Ma时，水....

图2.1Riaboushinsky镜像模型

图2.1Riaboushinsky镜像模型流模型体后在脱体点后形成空泡区，空泡若在物后封闭必然存能存在速度最大的空泡边界流线上，于是通过驻点的流，沿物体背部流向来流方向，如图2.2所示。图2.2回射流模型尾流模型Eppler将整个空泡尾流区分为两部分，接近物体后....

本文编号：3999616