刚性截锥形弹体入水冲击载荷

研究截锥形弹体垂直入水冲击载荷。建立了截锥形弹体垂直入水冲击载荷的理论计算模型;对截锥形弹体在不同入水速度和不同头部结构参数情况下的入水冲击载荷进行了计算;分析了入水速度、弹体头部参数和沾湿因子对入水冲击载荷的影响。研究结果对弹体入水冲击载荷的预测和截锥形弹体头部结构的设计具有参考价值。

全浸水带间隙发射高速射弹的入水冲击载荷分析

全浸水带间隙发射方式可以将发射环境由水介质转化为气体介质。为了研究高速射弹在此条件下的入水冲击载荷,建立了射弹入水冲击载荷的理论模型。针对射弹在入水速度、头部锥角和入水攻角不同情况下的入水冲击载荷进行了计算,分析了入水速度、射弹头部参数和入水攻角对冲击载荷的影响。研究结果对全水下高速射弹入水冲击载荷的预测和射弹头部结构的设计具有重要意义。

入水速度对冰孔约束下圆柱体倾斜入水过程的影响分析

针对极地环境下超空泡圆柱体入水问题,基于雷诺平均方程引入流体体积模型,结合重叠网格技术建立了冰孔约束下圆柱体入水数值仿真方法。在此基础上,开展不同入水速度下圆柱体穿越冰孔入水过程仿真,分析了圆柱体入水过程中的空泡演化与载荷特性。研究结果表明:冰孔约束限制了孔内水域的流动,进而改变了表面喷溅的状态及空泡壁的形态,以至延迟了空泡表面闭合时间。随着入水速度的增大,冰孔约束对空泡形态的限制作用基本一致,圆柱体头部出现了更大范围的高压区域,且呈现出非对称分布;冰孔约束增大了圆柱体入水冲击载荷,使得圆柱体水下速度加快衰减,并促使圆柱体偏转角度大于无冰工况。研究结果可为极地超空泡武器入水稳定性提供参考。

基于双向流固耦合的超空泡射弹入水研究

超空泡射弹通过超空泡减阻技术在水下高速长距离航行,是对抗水下近距离威胁的有效手段.为了扩大防御范围、增加杀伤力,超空泡射弹具有很高的发射速度.高速超空泡射弹在入水时中受到极大的冲击载荷,发生显著的结构变形,结构变形与流场之间存在相互影响和作用,常规的基于刚体假设的仿真研究方法不再适用.为了研究高速超空泡射弹入水过程中的结构变形及其对流体动力特性的影响,通过耦合流体力学求解器和结构动力学求解器,建立了射弹高速入水双向流固耦合仿真模型,并通过与文献中的试验结果进行对比验证了该模型空泡形态计算方法和耦合方法的准确性.使用双向流固耦合的方法对高速射弹在不同初始攻角入水过程中的超空泡流动特性及结构变形特性进行了数值模拟研究,通过对比流固耦合模型与刚体模型的计算结果,得到了超空泡射弹的结构弯曲变形对流体动力载荷的影响.研究结果表明:高速射弹入水过程中流固耦合效应对超空泡流型及流体动力载荷的计算结果有显著影响;本文所研究的射弹在考虑流固耦合效应,带攻角垂直入水两倍弹长的范围内,超空泡射弹的流体动力载荷与弯曲变形之间形成正反馈;高速超空泡射弹在入水过程中受到的流体动力载荷及弹体应力应变随入水初始攻角的增加显著增大,研究对象在初速1400 m/s的条件下入水时,当初始攻角不超过2°时不存在结构安全性问题.

基于ABAQUS显式CEL方法的球体入水数值研究

文章针对球体入水过程,采用显式动力学CEL(Coupled Eulerian-Lagrangian analysis)方法,对球体入水空泡的演化、发展过程进行了模拟。CEL方法在入水、特别是低速入水模拟过程中,由于无约束自由面边界的影响,需对水介质的体积模量进行修正,进而通过与球体入水实验入水弹道数据的对比,表明CEL方法在流固耦合数值求解中的有效性。最后,提出了显式动力学数值求解入水冲击载荷在采样频率、欧拉-拉格朗日接触的网格离散,以及整体网格离散精度控制方面应遵循的基本原则。