刘超维

（中国船舶重工集团公司第705研究所，陕西 西安 710077）

0 引言

航行器跨介质是非常复杂的流固耦合[1]问题，以跨水介质为例，其过程可分为撞水阶段、侵水阶段、带空泡航行阶段和全侵湿阶段。在跨介质初期的撞水阶段、侵水阶段航行器会承受极大的冲击载荷[2]，对航行器壳体及其内部组件产生较大的危害。目前的航行器设计，只能依靠工程师经验以及简要仿真计算来得到其的跨介质条件，冲击载荷计算模型过于简化，计算结果误差较大，无法指导工程设计。对于某些垂直、高速情况下跨介质的航行器而言，其流固耦合作用变的更加复杂，极大增加了计算跨介质载荷的难度，因此，开展航行器跨介质冲击载荷研究意义重大。

关于跨介质弹道问题的研究，最早可以追溯至19世纪末20世纪初有关结构跨介质问题的研究。1929年，Von Karman[3]基于动量守恒定理和附加质量法解决了水上飞机在降落过程中的跨介质冲击载荷问题。Wagner[4]于1932年对Von Karman的方法进行修正，引入了水波影响因子，提出小斜升角模型的近似平板理论，使其结果更加符合实际，奠定了跨介质冲击研究的基础，此阶段国内关于航行器跨介质冲击载荷的计算分析研究较少。

随着数值技术和计算机科学的发展，数值方法处理跨介质砰击问题及弹道问题显示出了较大的优越性。L.Facci[5]等用CFD方法对多曲率结构的流固抨击进行了计算，并通过PIV试验证明了CFD方法在计算水中速度场、水动力载荷分布以及冲击过程中的能量传递方面的准确性。……