韩玉晶,李 强,王 辰,蔡 涛

(1.中北大学 机电工程学院,山西 太原 030051;2.重庆长安望江工业集团有限公司,重庆 401120)

超空泡原理在现代武器水下发射中得到了广泛应用,国内外研究学者针对单发超空泡射弹开展了大量研究。在国外,CAMERON等[1]进行垂直射弹入水实验,对超空泡的演化、弹道变化等做了详细观察和分析;NEAVES等[2]应用时间导数预处理方法对弹丸入水可压缩多相流进行了模拟;ABRAHAM等[3]使用数学模型研究了弹丸入水运动后的受力变化。在国内,文献[4]对高速超空泡射弹入水流场与弹道特性开展了数值计算;施红辉等[5-7]、魏英杰等[8-9]进行了大量超空泡射弹高速入水实验与数值模拟研究;李强等[10-11]通过数值模拟的方法分析了空化器,转速、初速度和入水角等不同因素对弹道特性和入水特性的影响。

近年来,也有一些学者开展了多发超空泡射弹的研究。JIANG等[12]对超声速弹丸的并联入水过程进行了数值模拟,但所用弹丸结构较为简单。何春涛等[13]、路丽睿等[14]研究了入水速度对圆柱体并联入水的影响,但入水速度较低。可以看出,针对水下并联发射超空泡射弹的研究较少。因此,本文采用重叠网格技术,对弹丸水下发射开展了数值计算研究,对比分析了并联发射同步与异步水下发射过程中的流场形态与弹丸受力的异同,相关研究成果可为超空泡射弹的设计提供一定的理论参考。

1 数学方程

1.1 控制方程

文中采用VOF多相流模型处理汽水交界面。根据文献[15]的研究结果,当水下超空泡射弹的运动速度大于900 m/s时液体可压缩性才会对计算结果产生明显的影响。……