染色标志弹入水砰击数值模拟

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1、第42卷第5期2012年9月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．5Sep．2012染色标志弹入水砰击数值模拟梅风华1，成建波1，蒋向华2(1．海军装备研究院航空所，上海200436；2．北京航空航天大学能源与动力工程学院数值仿真研究中心，北京100191)摘要：染色标志弹在入水冲击过程中破裂并释放出染料，该过程是一个包含了多重流固耦合效应并且需要考虑耦合面失效行为的非线性瞬态动力学问题。采用MSCDytran，研究了标志弹的入水冲击行为，建立了多个弹体冲击动力学分析模型，通过对比分析

2、，探讨了标志弹预设凹槽个数和位置、弹体入水速度和角度等参数对标志弹冲击过程的影响规律，揭示了标志弹最小入水速度、染料释放的裂口位置及大小与入水角的非线性关系，为标志弹结构设计和试验设计提供了理论参考。关键词：入水砰击；流固耦合；平底圆柱壳体；冲击失效中图分类号：0313文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)05．0013．04NumericalSimulationofDyeingMarkBombSlammingEntryingtheWaterMEIFeng—hual，CHENGJian-b01，JIANGXiang-^u

3、a2(1．AviationInstitute，NavalAcademyofArmament，Shanghai200436，China；2．NumericalSimulationResearchCenterofEnergyandPowerEngineeringCollege，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Dyelogoelasticimpactintothewaterintheprocessofruptureandreleasethedye，theprocessisoneth

4、atcontainsmultiplefluid—solidcouplingeffectandtheneedtotakeintoaccountfailurebehaviorofnonlineartransientdynamiccoupledsurfaceproblems．UsedMSCDytran，researchhasflagbombofin—towatershockacts，establishedhasmultiplebombbodyshockdynamicsanalysismodel，throughcontrastanalysis，

5、discussionhasflagbombpresetanslotnumberandlocation，andbombbodyintowaterspeedandangle，parameteronflagbombshockprocessofeffectslaw，revealshasflagbombminimumintowaterspeed，anddyereleaseofRIPlocationandthesizeandintowatercornerofnonlinearrelationship，forflagbombstructuredesi

6、gnandtestdesignprovideshastheoryreference．Keywords：slammingofintothewater；fluid—solidcoupling；flat—bottomedcylindricalshell；shockfailure引言染色标志弹由弹体和内装的染色剂组成，在海上航空搜救时，由飞机投放，在海面形成染色标志块，以直观指示待救目标位置。染色标志弹弹体设计的关键是保证标志弹以一定速度、姿态入水后可以完全解体，染色剂可以迅速从弹体中释放到水中染色，同时弹体强度又必需满足飞机运载和日常运输和存

7、储要求。要达到该目标，可以采用在弹体上预设切割凹槽，通过入水时的冲击，使弹体沿预设凹槽处破裂解体的方法进行设计。因此，研究不同入水速度和角度下的入水冲击对弹体的破坏情况是正确设计标志弹预切割凹槽的数量和位置的基础。入水冲击广泛地存在于自然界及工程实际中，如水上飞机的降落、船艏的入水砰击、宇宙器件的水上着落、空投鱼雷的入水、海上救生艇抛落等问题。入水冲击属于强非线性瞬态动力学问题，同时又属于多学科范畴，包含了流、固、气三相耦合作用，因而力学机理复杂、理论求解困难。早在1929年Vonkar．man⋯提出并利用动量定理来解决入水冲击问题；一

8、直到20世纪80年代，人们通常认为固体是刚性的，忽略了入水冲击时结构的变形；Sharov心。和MeyerhoffL3j等较早考虑了薄壳结构入水冲击时的弹性变形问题；当前入水冲击的理论研究分为解析方法研究和数