兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (10): 3195-3203.doi: 10.12382/bgxb.2022.0616
施瑶1,2,*(), 任锦毅1,2, 高山1,2, 潘光1,2, 权晓波3
收稿日期:
2022-07-07
上线日期:
2023-10-30
通讯作者:
基金资助:
SHI Yao1,2,*(), REN Jinyi1,2, GAO Shan1,2, PAN Guang1,2, QUAN Xiaobo3
Received:
2022-07-07
Online:
2023-10-30
摘要:
为研究不同发射时间间隔下航行体水下连续发射尾涡干扰与弹道特性,基于Realizable k-ε湍流模型和能量方程、流体体积方法和重叠网格技术,开展数值方法和网格无关性验证,数值模拟结果与实验测试结果吻合度较好。建立航行体水下连续发射数值模拟方法,研究航行体尾流区涡结构的演变机理、次发航行体表面压力分布、弹道以及俯仰姿态演变规律。研究结果表明:航行体水下连续发射过程中在其尾流中发现了发卡涡形态的流动结构,该涡结构由涡头与两条涡腿组成,通常以多个共同组合的形式存在于航行体尾部的流场区域中;沿涡腿内侧发生喷射事件,沿涡腿外侧发生扫掠事件,同时在涡结构内部形成一定流向尺度的低速条带区域;在横流效应下,当次发航行体表面穿过尾流中涡结构中的低速条带区时,迎背流面压力分布特性得到较大的改善,增加了弹道姿态稳定性。
中图分类号:
施瑶, 任锦毅, 高山, 潘光, 权晓波. 航行体水下连续发射尾涡遭遇与运动干扰特性[J]. 兵工学报, 2023, 44(10): 3195-3203.
SHI Yao, REN Jinyi, GAO Shan, PAN Guang, QUAN Xiaobo. A Study on the Wake Vortex Encounter and Movement Interference Characteristics of Projectiles Successively Launched Underwater[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(10): 3195-3203.
Eu | σ | Fr | d/l | h/l | H/l |
---|---|---|---|---|---|
4.79 | 5.63 | 3.67 | 0.125 | 0.0375 | 8.0 |
表1 受控变量值
Table 1 Controlled variable value
Eu | σ | Fr | d/l | h/l | H/l |
---|---|---|---|---|---|
4.79 | 5.63 | 3.67 | 0.125 | 0.0375 | 8.0 |
时间/s | 0 | 0.0001 | 0.0400 | 0.0760 |
---|---|---|---|---|
绝对压力/Pa | 101325 | 101325 | 293312 | 101325 |
表2 滞止入口压力变化
Table 2 Variation of stagnation inlet pressure with time
时间/s | 0 | 0.0001 | 0.0400 | 0.0760 |
---|---|---|---|---|
绝对压力/Pa | 101325 | 101325 | 293312 | 101325 |
图11 不同发射时序次发航行体表面迎流侧压力曲线对比(U=0.25, Z2=1)
Fig.11 Comparison of surface pressure curves on the flow facing side of secondary vehicles with different launch sequences(U=0.25, Z2=1)
图12 不同发射时序次发航行体表面背流侧压力曲线对比(U=0.25, Z2=1)
Fig.12 Comparison of surface pressure curves on the side facing against the flow of secondary vehicles with different launch sequences (U=0.25, Z2=1)
图13 不同发射时序次发航行体表面迎流侧压力曲线对比(U=0.25, Z2=2)
Fig.13 Comparison of surface pressure curves on the flow facing side of secondary vehicles with different launch sequences (U=0.25, Z2=2)
图14 不同发射时序次发航行体表面背流侧压力曲线对比(U=0.25, Z2=2)
Fig.14 Comparison of surface pressure curves on the side facing against the flow of secondary vehicles with different launch sequences (U=0.25, Z2=2)
[1] |
黄彪, 王国玉, 权晓波, 等. 轴对称体空化水动力脉动特性的实验研究[J]. 工程力学, 2012, 29(2): 239-244.
|
|
|
[2] |
尤天庆, 张嘉钟, 王聪, 等. 航行体出水过程头部流场载荷特性分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2011, 37(5): 610-614.
|
|
|
[3] |
陈玮琪, 王宝寿, 颜开, 等. 物体垂直出入水的非定常空泡数学模型[J]. 应用数学与力学, 2013, 34(11): 1130-1140.
|
|
|
[4] |
陈玮琪, 王宝寿, 颜开, 等. 空化器出水非定常垂直空泡的研究[J]. 力学学报, 2013, 45(1): 76-82.
doi: 10.6052/0459-1879-12-164 |
doi: 10.6052/0459-1879-12-164 |
|
[5] |
张忠宇, 姚熊亮, 张阿漫. 小攻角下三维细长体定常空化形态研究[J]. 物理学报, 2013, 62(20): 204701.
|
doi: 10.7498/aps.62.204701 URL |
|
[6] |
张阿漫, 王诗平, 白兆宏, 等. 不同环境下气泡脉动特性实验研究[J]. 力学学报, 2011, 43(1): 71-83.
doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-278 |
doi: 10.6052/0459-1879-2011-1-lxxb2010-278 |
|
[7] |
王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 等. 圆形破口附近气泡动态特性实验研究[J]. 物理学报, 2013, 62(6): 064703.
|
doi: 10.7498/aps URL |
|
[8] |
王一伟, 黄晨光, 杜特专, 等. 航行体垂直出水载荷与空泡溃灭机理分析[J]. 力学学报, 2012, 44(1): 39-48.
doi: 10.6052/0459-1879-2012-1-lxxb2011-139 |
|
|
[9] |
王一伟, 黄晨光, 吴小翠, 等. 航行体水下垂直发射空泡脱落条件研究[J]. 工程力学, 2015, 32(4): 544-550.
|
|
|
[10] |
胡影影, 朱克勤, 席葆树, 等. 半无限长柱体出水数值模拟[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2002, 42(2): 235-238.
|
|
|
[11] |
王红萍, 李智生, 阎肖鹏. 艇速对水下航行体出水姿态影响研究[J]. 舰船电子工程, 2019, 39(1): 135-138.
|
|
|
[12] |
权晓波, 李岩, 魏海鹏, 等. 航行体出水过程空泡溃灭特性研究[J]. 船舶力学, 2014, 32(4): 545-549.
|
|
|
[13] |
赵蛟龙, 郭百森, 孙龙泉, 等. 细长体倾斜出水的实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(1): 113-120.
|
|
|
[14] |
张军, 李英浩, 金朋寿. 垂直及斜出水流场的二维及三维TR-PIV试验[J]. 船舶力学, 2005(2): 9-17.
|
|
|
[15] |
doi: 10.1017/jfm.2018.585 URL |
[16] |
金大桥, 王聪, 魏英杰, 等. 水下轴向串列双圆柱体带空泡绕流研究[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2010, 31(10): 1329-1334.
|
|
|
[17] |
程丽, 张亮, 吴德铭, 等. 无升力双体水动力干扰计算[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2005, 26(1): 1-6.
|
|
|
[18] |
宋武超, 魏英杰, 路丽睿, 等. 基于势流理论的回转体并联入水双空泡演化动力学研究[J]. 物理学报, 2018, 67(22): 224702.
|
doi: 10.7498/aps URL |
|
[19] |
doi: 10.1016/j.oceaneng.2021.108811 URL |
[20] |
夏雪湔, 黄政. 轴对称钝物体的尾涡结构[J]. 力学学报, 1990(3): 347- 350, 385-386.
|
|
|
[21] |
doi: 10.1063/5.0095817 URL |
[22] |
doi: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2022.104066 URL |
[1] | 师军飞,钱林方,陈光宋,尹强,刘道坤,李仲刚. 基于数字图像相关原理的埋头弹程序燃烧特性试验研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(4): 1047-1059. |
[2] | 陈柏翰, 赵生伟, 邹慧辉, 王伟光, 戴湘晖, 王可慧. 侵彻弹体过载信号特性与处理技术研究进展[J]. 兵工学报, 0, (): 0-0. |
[3] | 闫清东, 朱明, 魏巍, 刘城, 王美伟. 半无限区域雪壤与车轮交互作用接触动力学特性分析[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 925-933. |
[4] | 刘举, 张国凯, 王振, 姚箭, 李杰, 于思远, 纪玉国. 温压炸药近爆作用下RC梁破坏特征和毁伤规律试验研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 864-874. |
[5] | 鲍丹, 卫俞凯, 金鑫, 侯保林. 考虑输出约束和输入饱和的弹仓自适应控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 789-797. |
[6] | 王亮, 汪首坤, 牛天伟, 王军政. 基于地形特征时频变换的无人特种车辆速度自适应控制方法[J]. 兵工学报, 0, (): 0-0. |
[7] | 王伟, 于之晨, 林时尧, 杨婧, 王宏. 针对机动目标的三维领从协同制导律[J]. 兵工学报, 0, (): 0-0. |
[8] | 王新伟, 闫晓鹏, 郝新红, 陈齐乐, 黄鼎琨. 基于合成虚拟阵列的脉冲多普勒引信高分辨DOA估计方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 97-104. |
[9] | 李兆冬, 赵熙俊, 杨婷婷, 齐晓隆, 周昌仪, 张立明. 越野环境下高精地图关键技术和应用展望[J]. 兵工学报, 2023, 44(S2): 1-11. |
[10] | 许鹏, 邢伯阳, 刘宇飞, 李泳耀, 曾怡, 郑冬冬. 基于扩张状态观测器和模型预测方法的四足机器人抗干扰复合控制[J]. 兵工学报, 2023, 44(S2): 12-21. |
[11] | 马景起, 于脐文, 黄平, 王伟, 李友为. 一种面向环境扫描的彩色点云流实时压缩算法[J]. 兵工学报, 2023, 44(S2): 167-177. |
[12] | 杨静, 吴金平, 刘剑, 王永洁, 董汉权. 一种半监督学习潜艇规避防御智能决策方法[J]. 兵工学报, 0, (): 0-0. |
[13] | 周龙云, 李小军, 闫秋实. 近场水下爆炸荷载作用下桥墩动力响应分析[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 90-98. |
[14] | 王明扬, 郑宇轩, 李天鹏, 程春, 王远超. 分段弹芯对陶瓷/钢复合装甲的侵彻行为[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3667-3675. |
[15] | 亓晓鹏, 张杰, 赵婷婷, 王志勇, 王志华. 考虑骨料级配的混凝土靶板接触爆炸破坏模式[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3641-3653. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||