张欣尉， 余永刚

(南京理工大学能源与动力工程学院， 江苏 南京 210094)

1 引 言

目前，对于水下枪炮的研究逐渐成为热点。枪炮在水下发射时，弹丸出膛后，高温高压火药燃气将在膛口形成火药燃气射流，而气液界面会对膛口流场的演变产生重大影响。不同于空气中发射，外部环境的改变将对膛口流场的演变和分布特性产生影响； 与普通气液两相流相比，燃气射流的扩展还将受弹丸运动的影响。因此，对枪炮水下发射所形成的膛口流场的研究是一个具有挑战性和创新性的课题。

对于枪炮在空气中射击所形成膛口流场的研究，国内外专家学者已经进行了大量的实验和数值研究。Klingenberg[1]响进行了实验和数值研究，前者测量了7.62 mm步枪的膛口温度场，分析了不同膛口气体环境对膛口焰和膛口温度的影响； 后者研究了低压环境下的膛口冲击波特性，发现膛口冲击波强度随环境压力的降低近似呈线性减小。膛口燃气射流具有高温高速等特点，其产生的冲击波具有复杂的分布特性[3-4]，为消除冲击波对周围环境和操作人员等的影响，膛口制退器位置与直径的设计尤为重要[5]。李子杰[6]发现考虑初始流场时，大口径超高速弹丸的膛口流场最大压力降低一倍而温度提高1000 K以上。在水下燃气射流方面，相关人员进行了大量的实验和模拟研究工作。水下燃气射流界面的不稳定性影响因素较多[7]，莽珊珊[8]等实验探究了充液室边界形状对射流边界的影响，发现阶梯充液室有助于提高射流稳定性。……