张晓东，张培林，傅建平，王 成，杨玉栋

（军械工程学院一系，河北 石家庄 050003）

火炮会在射击瞬间产生巨大的后坐冲击力，制退机是消耗后坐能量、控制平稳后坐的关键部件。后坐冲击时间仅为0.1～0.2s，后坐速度可达到约10m／s［1］。在此工况下，制退机内部液体呈三维非定常湍流流动，并存在运动界面和真空中的射流［2］，流动现象复杂，研究其内部流场规律非常困难。

随着计算机技术、数值计算技术和湍流理论的快速发展，数值模拟手段已逐渐被应用于制退机内部的复杂流动研究。从制退机局部结构到简化的二维模型，从层流模型到非定常湍流模型的计算［3－7］都取得了很多有益的结论。但到目前为止，数值模拟结果与实验结果仍存在较大的误差，主要是计算的建模误差所致［8］。究其原因，一是模型过于简化，二是受计算理论和计算条件所限。

基于Boussinesq假设的k－ε双方程湍流模型是当前流体机械内部流场计算最常的用湍流模型，主要有标准k－ε 模型［9］，以及改进的 RNGk－ε 模型［10］、Realizable k－ε 模型［11］等。高乐南［4］、陈刚［5］利用标准k－ε模型对制退机简化模型的定常湍流流动进行了数值模拟。吴利民［6］利用RNGk－ε模型对制退机简化模型的内部湍流流场进行了数值模拟。以上采用的部分简化模型如图1所示。

图1 2种简化的制退机模型Fig.1 Two simplified models of recoil brake

本文中基于制退机内部流场三维模型，利用动网格和滑移网格技术，对后坐冲击过程中制退机内部湍流流场进行数值模拟。为检验数值模拟的准确性，分别采用3种不同的k－ε湍流模型进行计算，并将数值模拟结果与实验结果进行对比，以期为制退机内部流场计算的湍流模型选择提供参考。……