兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (8): 2667-2677.doi: 10.12382/bgxb.2023.0489
郭开心1, 黄闯1,*(), 颜凤2, 古鉴霄1, 李代金1
收稿日期:
2023-05-23
上线日期:
2023-12-13
通讯作者:
基金资助:
GUO Kaixin1, HUANG Chuang1,*(), YAN Feng2, GU Jianxiao1, LI Daijin1
Received:
2023-05-23
Online:
2023-12-13
摘要:
为研究衡重参数对超空泡航行器振荡特性的影响规律,结合流体体积多相流模型、Realizable k-ε湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型和刚体运动方程组,建立超空化流场和刚体运动相耦合的仿真模型,并与试验结果对比,验证仿真模型的合理性。通过仿真计算研究超空泡航行器的自由运动特性,定量总结质量和质心位置的改变对超空泡航行器振荡特性的影响规律。研究结果表明:所建模型仿真结果与试验结果变化规律一致,俯仰角和偏航角相位差1/4个周期,振荡周期约为0.0795s,偏差不超过3.38%,仿真模型可靠;超空泡航行器的自由运动表现出类圆锥动态振荡特性;随航行器质量的减小,姿态角的振荡幅度基本不变,弹道的振荡周期逐渐减小,质量减小33.33%,周期减小13.26%;随着航行器质心位置的前移,姿态角的振荡幅度逐渐增大,弹道的振荡周期逐渐减小,质心前移25%,周期减少14.29%。
中图分类号:
郭开心, 黄闯, 颜凤, 古鉴霄, 李代金. 衡重参数对超空泡航行器振荡特性的影响[J]. 兵工学报, 2024, 45(8): 2667-2677.
GUO Kaixin, HUANG Chuang, YAN Feng, GU Jianxiao, LI Daijin. Influence of Weight Parameters on Oscillation Characteristics of Supercavitating Vehicle[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(8): 2667-2677.
模型编号 | 质心位置 | 质量/kg |
---|---|---|
1 | 42Dn | 88 |
2 | 42Dn | 99 |
3 | 42Dn | 110 |
4 | 42Dn | 121 |
5 | 42Dn | 132 |
6 | 36Dn | 110 |
7 | 39Dn | 110 |
8 | 45Dn | 110 |
9 | 48Dn | 110 |
表1 航行器模型参数
Table 1 Parameters of vehicle models
模型编号 | 质心位置 | 质量/kg |
---|---|---|
1 | 42Dn | 88 |
2 | 42Dn | 99 |
3 | 42Dn | 110 |
4 | 42Dn | 121 |
5 | 42Dn | 132 |
6 | 36Dn | 110 |
7 | 39Dn | 110 |
8 | 45Dn | 110 |
9 | 48Dn | 110 |
模型编号 | 振荡周期/s | 姿态角振幅/(°) |
---|---|---|
1 | 0.0785 | 0.98 |
2 | 0.0810 | 1.09 |
3 | 0.0850 | 1.01 |
4 | 0.0865 | 0.97 |
5 | 0.0905 | 0.95 |
表2 不同质量超空泡航行器的振荡周期
Table 2 Oscillation periods of supercavitating vehicles with different masses
模型编号 | 振荡周期/s | 姿态角振幅/(°) |
---|---|---|
1 | 0.0785 | 0.98 |
2 | 0.0810 | 1.09 |
3 | 0.0850 | 1.01 |
4 | 0.0865 | 0.97 |
5 | 0.0905 | 0.95 |
模型编号 | 振荡周期/s | 姿态角振幅/(°) |
---|---|---|
6 | 0.0780 | 1.28 |
7 | 0.0810 | 1.14 |
3 | 0.0850 | 1.01 |
8 | 0.0875 | 0.82 |
9 | 0.0910 | 0.53 |
表3 不同质心位置超空泡航行器的振荡周期
Table 3 Oscillation period of supercavitating vehicle with different mass centers
模型编号 | 振荡周期/s | 姿态角振幅/(°) |
---|---|---|
6 | 0.0780 | 1.28 |
7 | 0.0810 | 1.14 |
3 | 0.0850 | 1.01 |
8 | 0.0875 | 0.82 |
9 | 0.0910 | 0.53 |
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