深吃水半潜式平台涡激运动响应模型实验研究

为研究深吃水半潜式平台涡激运动响应,进行了静水拖曳模型实验研究,测试了在不同来流角度和不同来流速度下六自由度运动,从运动时历、运动响应幅值、运动轨迹等多个角度出发,分析和研究了深吃水半潜式平台涡激运动响应的关键特征和锁定范围。研究表明,深吃水半潜式平台涡激运动主要为横荡和纵荡,横荡居主导地位;响应幅值不仅与来流角度有关,且随折合速度的变化呈现出一定规律;135°来流时,响应幅值较大,且在6<Ur<8有明显锁定现象,Ur=7时最大响应幅值可达1.1D;180°和90°来流时,响应幅值相对较小,且无明显锁定现象。

助飞鱼雷雷箭分离多体气动干扰特性研究

雷箭分离技术是火箭助飞鱼雷的关键技术之一。雷箭分离过程中多体气动干扰问题的研究是雷箭分离技术攻关的基础。通过计算流体力学方法,结合风洞试验对雷箭分离过程中的多体气动干扰问题进行分析。研究结果表明:分离壳体张开时,高速气流涌入,在前体、后体间发生阻滞而形成高压区,有助于前体、后体快速分离;高压区效应随着分离壳体张开角的增大而增强,随着前体、后体相对距离的增加而减弱,因此雷箭分离方案设计时,需选取恰当的前体、后体初始距离,以提高分离安全性;分离壳体对气流有汇聚和挤压作用,并且对侧向来流有屏蔽作用,因此分离方案设计时需充分考虑分离壳体对前体的气动干扰作用;侧滑角可导致左右分离壳体张开的不同步性,分离壳体张开角为20°时,1°侧滑角即可导致二者偏航力矩产生11%的差异。

火箭助飞鱼雷分离舱张开特性试验与数值研究

为了研究火箭助飞鱼雷雷箭分离时分离舱的张开特性,从而为雷箭分离方案设计提供理论支撑,建立了分离舱张开特性试验与数值研究方法。首先,设计了火箭橇地面试验模拟雷箭分离环境,对分离舱张开时序进行监测记录,通过试验数据辨识获取分离舱张开特性;然后,提出了基于定常气动力修正来研究分离舱动态张开特性的数值方法,并与试验结果进行对比验证;最后,在此基础上,采用基于定常气动力修正的数值方法,分析了侧滑角对分离舱张开特性的影响。该数值方法利用典型状态下定常气动计算结果,即可对不同分离条件下的分离舱张开过程进行模拟,与完全非定常数值方法相比,该方法具有计算量小、效率高的特点,适用于雷箭分离初步方案快速评估。数值分析结果表明,侧滑角会导致左右分离舱张开不同步,并且在雷箭分离前,需对侧滑角进行严格控制以降低雷箭分离时干涉和碰撞的风险。

雷箭分离时运载器-分离舱组合体运动特性非定常数值仿真

为了研究助飞鱼雷雷箭分离时运载器-分离舱组合体运动特性,建立雷箭分离多体动力学模型并嵌入流场求解器,采用重叠网格方法对雷箭分离过程进行非定常数值仿真,并通过火箭橇试验验证了该仿真方法的合理性。采用该仿真方法对不同分离条件下运载器-分离舱组合体的运动特性进行分析。分析结果表明,雷箭分离时运载器姿态变化对上、下分离舱张开的同步性影响较大,同时运载器气动特性对其姿态变化有重要影响:在气动力作用下,分离攻角为1.5°和0°时,运载器"抬头"而引起上、下分离舱张开过程严重不同步;分离攻角为-1.5°时,运载器俯仰姿态变化不大,上、下分离舱张开同步性较好。因此,设计雷箭分离方案时应综合考虑运载器气动特性和分离条件,以提高雷箭分离安全性。

楔形和弧形结构入水冲击响应研究

结构物在入水过程中会受到较大的冲击载荷,严重影响结构、结构内部器件和人员的安全,因此入水问题的研究在船舶和航空航天等领域具有重要意义。本文以楔形体和弧形体为研究对象,自行设计试验系统进行了垂直入水的冲击试验,采用高速摄像机拍摄了结构入水冲击的动态过程,测量了结构在入水过程中冲击加速度和压力响应。采用ALE方法对试验工况进行了数值仿真,并对试验结果和仿真结果进行了对比分析。研究了不同形状、刚度、速度和质量等情况下,结构入水冲击加速度和不同位置处压力响应的变化趋势和影响程度。研究结果可以为入水结构的外形设计和承载能力设计提供技术支撑。

助飞鱼雷模态振型斜率仿真计算

针对助飞鱼雷长细比较大以及连接结构复杂多样的特点,文章提出了助飞鱼雷动力学仿真建模方法,对楔环、止推块以及卡箍连接等主要连接结构进行详细建模;完成了助飞鱼雷全雷模态计算以及振型向量的提取,并计算了惯组安装位置的振型斜率,为姿控系统设计输入参数以及惯组安装位置的确定提供了分析方法。

反潜导弹分离舱张开特性数值方法研究

反潜导弹弹箭分离时,分离舱张开投放战斗载荷。采用重叠网格方法对分离舱动态张开过程进行非定常数值模拟,并通过火箭橇地面试验验证了数值方法的正确性。基于典型工况非定常数值模拟结果,考虑分离侧滑角、分离舱张开角和张开角速度等因素,通过多维插值获取分离舱实时气动力求解不同分离条件下分离舱张开特性,插值求解结果与直接非定常数值模拟结果吻合良好。这表明,基于非定常数值模拟结果的插值求解方法可以对分离舱张开特性进行快速预报,适用于弹箭分离方案初步设计和评估。