不同通气参数下射弹空泡时空演化规律研究

【作者】 孙士明； 王志； 颜开；

【机构】 中国船舶科学研究中心水动力学国防重点实验室；

【摘要】 超空泡射弹在水下高速航行过程中,整个弹体被空泡包裹,可有效降低阻力,但是空泡尺度会随着速度的降低而减小。头部主动通气是一种潜在的可以维持水下射弹空泡尺度的方式,然而,空泡对外部环境非常敏感,通气时机和通气率的不同也会使空泡形态的时空演化有所差异,进而导致射弹姿态的变化。为了探究通气参数对射弹空泡时空演化的影响规律,本文采用基于RANS方程的CFD方法结合VOF多相流模型,研究了射弹在水下10m深度水平航行条件下,不同通气时序和通气率对射弹阻力、速度衰减、空泡形态以及射弹射程等特征的影响规律,研究发现:(1)对于主动通气的增程射弹,比较合适的通气时机是在射弹速度降至150m/s速度范围时,不同的通气时序下,超空泡射弹阻力在通气后均会降低,但阻力的降低有一定的时间延迟,因此,较早通气效果较好;(2)超空泡射弹水下高速运动过程中,空化器受到的阻力占弹体受力的绝大部分,尾部沾湿形成的阻力占比很小,因此射弹射程在通气率和通气时序的直接影响下的增加量并不显著;(3)射弹头部通气的主要作用在于延缓空泡尺度衰减,维持空泡包裹弹体的航行状态,延长射弹在空泡包裹状态下保持弹道稳定的时间。本文研究结果可为后续超空泡射弹增程设计提供技术参考。更多还原