回转体并联入水过程空泡及运动特性数值模拟
2021-12-13余德磊何超杰
哈尔滨工业大学学报 2021年12期
余德磊,王 聪,何超杰
(哈尔滨工业大学 航天学院,哈尔滨 150001)
并联入水是指两个或多个运动体沿空间平行线同时或在极短时间间隔内穿越自由水面进入水中的过程.在实际作战中,往往需要在短时间内连续发射多枚鱼雷和射弹,对敌方单位造成有效打击,该过程涉及到了典型的并联入水问题。
国内外对单个运动体入水开展了大量的研究,包括空泡形态特性、受载特性和弹道特性.Logvinovich[1]基于能量守恒原理得到了空泡独立膨胀原理,为后来的空泡形态发展研究提供了理论基础;May等[2]开展大量入水实验工作,对钢球入水初期的流动特点与入水载荷系数进行详细研究;Shi等[3]开展了大量子弹高速垂直入水的试验研究,得到了入水喷溅、回射流等非定常流动特性,同时发现子弹入水后的弹道偏移与入水深度有关;Aristoff等[4]进行了系列疏水球入水试验,得到了不同入水速度下的空腔形态,并基于空泡压力平衡理论和势流理论成功预测了不同入水条件下的空腔演化;Guo等[5]开展进行高速水平入水试验,研究了不同头型、不同入水速度运动体的入水空泡形态与运动特性,并基于Rayleigh-Besant方程预测了入水过程中空泡的最大直径;张伟等[6]建立了平头运动体入水的空泡形态和弹道预测模型;王柏秋等[7]基于动网格技术进行超空泡射弹研究,得到了超空泡射弹的阻力系数变化规律;马庆鹏等[8]基于VOF多相流模型研究了锥头柱体高速入水过程,结果表明运动体入水速度越大航行体头部压力越高,随着入水深度增加空化泡内空化现象明显;……
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