兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (10): 2984-2994.doi: 10.12382/bgxb.2022.0689
收稿日期:
2022-07-30
上线日期:
2023-10-30
通讯作者:
LIU Rushi, GUO Zeqing*(), ZHANG Hui
Received:
2022-07-30
Online:
2023-10-30
摘要:
尾拍运动是超空泡射弹保持水中稳定运动的主要方式。为研究尾部形状对超空泡射弹尾拍运动特性的影响,基于有限体积法和Mixture多相流模型,结合动网格技术构建三维自由尾拍运动仿真模型,比较圆柱弹、尾锥弹、尾翼弹和尾裙弹的尾拍运动特性,分析了在不同初始扰动角速度情况下射弹的固有运动状态特性。研究结果表明:射弹尾拍时,尾部形状会影响尾部沾湿面和尾部沾湿产生的空泡,尾部沾湿表面面积越大或沾湿表面与射弹航行速度方向夹角越大,同攻角下射弹所受的力矩越大,尾拍频率越高,速度衰减越快,在不失稳的情况下,射弹的速度衰减快慢为尾裙弹>圆柱弹>尾锥弹>尾翼弹;4种射弹都存在与射弹的几何形状有关,而与初始扰动角速度无关的固有尾拍运动状态,此状态下射弹尾拍角速度振荡峰值随速度的衰减正比例减小。
中图分类号:
刘如石, 郭则庆, 张辉. 尾部形状对超空泡射弹尾拍运动影响的数值研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(10): 2984-2994.
LIU Rushi, GUO Zeqing, ZHANG Hui. Numerical Investigation of Tail Shape Effects on the Tail-slap of Supercavitating Projectiles[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(10): 2984-2994.
名称 | 数值 |
---|---|
射弹质量/kg | 0.13 |
转动惯量/(kg·m2) | 3.29×10-4 |
质心位置(距弹头)/m | 0.0787 |
空化器直径/m | 0.004 |
前锥段长/m | 0.0654 |
弹长/m | 0.2 |
射弹直径/m | 0.012 |
表1 射弹主要参数
Table 1 Main projectile parameters
名称 | 数值 |
---|---|
射弹质量/kg | 0.13 |
转动惯量/(kg·m2) | 3.29×10-4 |
质心位置(距弹头)/m | 0.0787 |
空化器直径/m | 0.004 |
前锥段长/m | 0.0654 |
弹长/m | 0.2 |
射弹直径/m | 0.012 |
图14 经验公式与数值计算得到射弹尾部空泡半径随速度的变化对比
Fig.14 Variation of the radius of cavitation at the tail of projectile with velocity calculated by empirical formula and numerical simulation
[1] |
黄闯, 党建军, 李代金, 等. 跨声速运动对射弹阻力及空化特性的影响[J]. 兵工学报, 2016, 37(8): 1482-1488.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2016.08.021 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2016.08.021 |
|
[2] |
doi: 10.1016/j.oceaneng.2012.12.021 URL |
[3] |
孟庆昌, 张志宏, 顾建农, 等. 超空泡射弹尾拍分析与计算[J]. 爆炸与冲击, 2009, 29(1): 56-60.
|
|
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
doi: 10.1177/1077546304035607 URL |
[7] |
doi: 10.1177/1077546307076899 URL |
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
doi: 10.1109/JOE.48 URL |
[11] |
doi: 10.1016/j.apor.2020.102304 URL |
[12] |
doi: 10.1063/1.5092542 URL |
[13] |
姚忠, 王瑞, 祁晓斌, 等. 初始扰动对高速射弹尾拍过程流体动力特性与弹道特性的影响[J]. 兵工学报, 2020, 41(增刊1): 46-53.
|
|
|
[14] |
梁景奇, 徐保成, 王瑞, 等. 初速对高速射弹尾拍特性影响研究[J]. 弹箭与制导学报, 2020, 40(2): 130-134, 139.
|
|
|
[15] |
赵成功, 王聪, 魏英杰, 等. 质心位置对超空泡射弹尾拍运动影响分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2014, 40(12): 1754-1760.
|
|
|
[16] |
陈伟善, 郭则庆, 刘如石, 等. 空化器形状对超空泡射弹尾拍运动影响的数值研究[J]. 工程力学, 2020, 37(4): 248-256.
|
|
|
[17] |
祝许皓, 李杰. 超空泡射弹六自由度尾拍运动数值模拟研究[J]. 水动力学研究与进展A辑, 2022, 37(4): 474-482.
|
|
|
[18] |
侯东伯, 王聪, 夏维学, 等. 弹性尾缘对超空泡航行体空泡形态与压力脉动特性影响的水洞试验研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(3): 534-541.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.014 |
|
|
[19] |
马文轩, 于勇, 胡俊. 小口径超空泡子弹头部外形的优化设计[J]. 爆炸与冲击, 2022, 42(3): 101-113.
|
|
|
[20] |
doi: 10.1007/s003480000135 URL |
[21] |
|
[1] | 严泽臣,岳松林,邱艳宇,王建平,赵跃堂,施杰,李旭. 水下爆炸冲击波反射压力计算方法的改进[J]. 兵工学报, 2024, 45(4): 1196-1207. |
[2] | 张亮, 胡常莉, 吴小安. 超空泡航行体锥段结构对其尾拍运动影响的数值研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 828-836. |
[3] | 李婧, 孙晓霞, 马兴龙, 朱文祥. 开孔泡沫金属传热和流动特性[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 122-130. |
[4] | 康耕新, 颜海春, 张亚栋, 刘明君, 郝礼楷. 接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 144-155. |
[5] | 雷娟棉, 高毅, 勇政. 旋转导弹横向喷流干扰特性数值模拟[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 105-121. |
[6] | 王新宇, 姜春兰, 王在成, 方远德. 烤燃条件下JEO聚能装药战斗部泄压结构研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 1-14. |
[7] | 雷特, 武郁文, 徐高, 邱彦铭, 康朝辉, 翁春生. 基于大涡模拟方法的三维旋转爆轰流场结构研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 85-96. |
[8] | 周广盼, 王荣, 王明洋, 丁建国, 张国凯. 涂覆聚脲混凝土自锚式悬索桥主梁抗爆性能试验与数值模拟[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 9-25. |
[9] | 寇永锋, 杨坤, 张斌, 肖迤文, 鲁建英, 陈朗. 基于烤燃实验和数值模拟的战斗部装药热安全性[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 41-49. |
[10] | 余双洋, 彭永. 4340钢弹侵彻45号钢靶的温升数值模拟[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 144-151. |
[11] | 余雯君, 陈胜云, 邓树新, 于冰冰, 晋冬艳. 爆炸冲击波在变向通道中传播规律数值模拟[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 180-188. |
[12] | 杜永刚, 王雪松, 万志华. 助飞运载器螺旋传动失效的机理研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 2033-2040. |
[13] | 高铁锁, 江涛, 傅杨奥骁, 丁明松, 刘庆宗, 董维中, 许勇, 李鹏. 不同尺度飞行器周围等离子体分布及电磁波传输效应[J]. 兵工学报, 2023, 44(6): 1809-1819. |
[14] | 刘喜燕, 袁绪龙, 罗凯, 鲁娜. 跨介质航行器出入水连续弹道试验与仿真[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1225-1236. |
[15] | 张曼曼, 姜毅, 史少岩, 邓月光. 喷水系统对W形地下空间热发射流场的影响[J]. 兵工学报, 2023, 44(4): 1158-1170. |
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