质心位置对超空泡射弹尾拍运动影响分析

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1、2014年12月北京航空航天大学学报December2014第40卷第12期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．12质心位置对超空泡射弹尾拍运动影响分析赵成功王聪魏英杰马庆鹏(哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨150001)摘要：基于均质平衡流理论，通过求解混合介质的RANS(Reynolds．AveragedNavi．er—Stokesequations)方程、SST(ShearStressTransport)湍流方程和不同介质之间的质量输运方程，结合刚体运动方程和网格变形方法，

2、研究了不同质心位置的超空泡射弹尾拍运动特性以及尾拍运动下超空泡形态特性，对比分析了不同质心位置的超空泡射弹尾拍运动的刚体运动和尾拍力的变化特征．结果表明，射弹尾拍运动对空泡形态的对称性有较大影响，发生碰撞处的空泡壁面朝着弹体转动的方向发展；射弹尾拍运动的转动角度、角速度、角加速度以及尾拍阻力和尾拍升力等都表现出周期性变化规律，且随着质心与射弹头部距离的增加，转动惯量增大，变化周期也增大．关键词：多相流；超空泡射弹；尾拍运动；质心位置；尾拍力中图分类号：0351文献标识码：A文章编号：1001-5965(2014)12．1754-07Analysis0ftheeffe

3、ctofmasscenterpositionontailslap0fsupercaVitatingprojectileZhaoChenggongWangCongWeiYingjieMaQingpeng(SchoolofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Thenumericalsimulationofthecavitymorphologyinsupercavitatingprojectiletailslapwasstudiedandtherigidbodymotio

4、nparametersandtail—slappingforcesvariationswerecomparativelyanalyzedunderdifferentmasscentrepositionsofthesupercavitatingprojectile，basedonthetheoryofhomogeneousequilibriumflows，bysolvingtheReynolds—averagedNavier．Stokesequations(RANS)ofmixturefluid，shearstresstransport(SST)turbulencet

5、ransportequationsandthemasstransportequationsbetweeneachphase．combinedwithrigidbodymotionequationsandmeshdeformationmethod．TheresuItshowsthatthetail．slap．pingofthesupercavitatingprojectiledestroysthesymmetryofcavitymorphology，thecavitywalloftheimpactpositiondevelopsalongthedirectionoft

6、heprojectilemotion；therotationangle，angularvelocity，angularac．celerationandtailslapforcechangeperiodically，andwiththecentroidpositionawayfromtheheadofthepro．jectile，thelargerthemomentofinertia，thegreatertheperiod．Keywords：multiphaseflow；supercavitatingprojectile；tailslap；masscentreposi

7、tion；tail．slappingforce航行体在水下高速运动时，其表面附近的水因为低压而发生空化现象．当航行体速度很高时，空泡会完全包裹航行体，形成超空泡‘1

8、．超空泡的形成使得航行体在水下运动的阻力明显减小，从而可大幅度提高航行体的水下航行速度‘21．当超空泡射弹在水中运动时，任何微小的扰收稿13期：2014-01-14；网络出版时间：2014-05-2915：28；DOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0014网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／doi／lO．13700／j．bh．1001-5965．2014．