朱棒棒，施红辉，侯 健，魏 平

(1.浙江理工大学机械与自动控制学院，杭州 310018；2. 海军工程大学兵器工程系，武汉 430033)



高速射弹入水时空气携带量的数值模拟

朱棒棒1，施红辉1，侯 健2，魏 平2

(1.浙江理工大学机械与自动控制学院，杭州 310018；2. 海军工程大学兵器工程系，武汉 430033)

使用Fluent 14.0 软件并选择VOF多相流模型，模拟了高速射弹入水过程。以直径为6.0 mm、长径比为12.0的圆柱体为射弹模型，分别计算了平头、圆头和尖头圆柱体射弹以100.0 m/s速度入水的超空泡流场。将入水超空泡形状的模拟计算结果，与Logvinovich半经验公式的计算结果进行对比发现：前半部分的空泡形状相互吻合，但后部空泡形状尺寸大于半经验公式的计算结果，这可能是因为入水空泡会夹带空气进入的缘故。另外对3种头型射弹的超空泡的相图作了对比分析,研究发现：尖头射弹产生的超空泡中夹杂的空气量最多，而平头射弹次之，圆头射弹最少；圆头射弹产生的超空泡中夹杂的空气体积分数最大，而尖头射弹次之，平头射弹最小。针对圆头圆柱体射弹，还计算了500.0、900.0 m/s和1500.0 m/s入水速度下的超空泡流场，并进行了相关对比分析。

超空泡；射弹；入水；夹杂空气量；空气体积分数；数值模拟

0 引 言

当水下航行体高速运动时，其周围压力会急剧降低，当压力低于水的饱和蒸气压时，液态的水就会汽化形成水蒸气，然后包裹整个航行体，这种现象称为超空泡现象[1]。这样会大幅度地降低航行体的阻力，使航行体在水下高速运动成为可能。

Savchenko 等[2]研究了人工通气空泡和超空泡闭合的特征，对超空泡的发展作了分析。……