导弹出水过程中气/水动力学的研究

阐述了潜射导弹头体外形的气动与水动一体化设计方法 ,揭示了水下运动头部产生空化的机理 .根据理论与试验研究结果 。

潜射导弹出水过程空化流数值计算

运用Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用动网格和复合网格技术,提出复杂外形潜射导弹出水过程中空化流数值计算方法。对头肩部、舵面及突起物的空化生成、演化及影响因素进行分析。仿真结果表明：出水过程初期空化数降低使附体空泡迅速扩大,随后对空泡脱落与振荡的影响将更为显著;肩部以15 m/s的速度出水时产生空化并随速度上升而迅速增长,5°~10°攻角时肩空化非对称性显现;舵面空化受出水速度影响较小,攻角小于等于5°时空化面积小于全舵面积的10%,但攻角大于5°后空化面积迅速增长至50%以上;减小突起物尺寸有利于避免空化产生,突起物空化受攻角影响较小,但在高速下可诱导临近弹体产生空化。

潜射导弹出水过程响应分析

水下点火发射的导弹出水运行过程中与反馈的流体形成相互作用的流固耦合问题,利用工程方法计算导弹的附连水质量,从而得到了考虑流固耦合影响以后的导弹出水过程的自振特性及动力响应结果。

复杂外形导弹出水过程空化流数值计算研究

提出了一种基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型的复杂外形潜射导弹空化流数值计算方法。分析了出水速度及攻角对弹体各部件空泡的影响。结果表明,出水过程初期空化数降低使附体空泡迅速扩大,随后空泡脱落与振荡的影响将更为显著;零攻角出水时,随出水速度上升,肩空泡长度及厚度呈线性增长,突起物诱导临近弹体空化能力增强,舵空化变化不显著。5°攻角以下,攻角对肩空化非对称性及舵空化的影响较小;10°攻角时肩空化不对称性显现,舵空化面积迅速增大;20°攻角以内,攻角变化对突起物空化的影响不显著。

水雷出水过程运动仿真分析

研究攻击反潜直升机的水雷出水运动弹道控制问题,为提高命中率,利用Singhal空化模型对水雷出水过程流体动力系数进行了数值计算,建立了水雷三自由度出水过程仿真数学模型。结合流体动力系数和运动参数的耦合算法,对不同工况下水雷出水运动进行仿真,通过对仿真结果的对比分析,研究了水雷出水前后攻角、俯仰角的耦合变化规律,并得出出水角速度是与初始攻角成正比关系的,受初始俯仰角影响很小,且出水角速度呈现先增大后减小的变化规律。证明研究结果可以为弹道规划和控制系统设计提供科学依据。

水空跨介质航行器斜出水过程数值仿真

[目的]水空跨介质航行器(TMAUV)的斜出水过程是一个强非线性、非定常、流场变化剧烈的过程。基于一种可变体的TMAUV的水下构型,利用CFD流体仿真软件,对该构型在典型工况下的出水过程进行数值仿真。[方法]分析航行器在此过程中不同阶段的流场变化特性及其载荷的分布,比较航行器以不同的俯仰角和攻角出水时,在2个典型位置的流体速度场分布和航行器所受流体作用力的特性。[结果]结果表明,航行器倾斜跨越水空界面时两侧的流场和载荷会出现不对称的剧烈变化,俯仰角越大,在水下部分流场受动范围越小,跨越出水部分受影响越大;与零攻角出水相比,航行器带攻角倾斜出水会导致表面所受流体作用力出现高频率、大幅度的反向震荡,影响出水的稳定性。[结论]研究结果可为研究潜射导弹出水、船舶航行、潜艇跨介质等问题提供研究思路和理论参考。

航行体出水过程空泡溃灭特性研究

航行体水下高速运动时,表面出现空泡现象。在出水过程中,出现空泡溃灭现象,对航行体的表面受力及力学环境有重要影响。本文通过计算和试验工作,对空泡溃灭进行分析,研究了空泡溃灭造成的压力机理,讨论影响空泡溃灭的因素。

船池形式对下水式升船机船厢出水过程水动力特性的影响

通过比尺为1∶20的船厢出入水物理模型,系统研究船池面积和船厢出水速度对下水式升船机船厢出水水动力特性的影响。结果表明:船池与船厢间隙面积与船厢面积比β的增大可有效降低船厢出水启动力、引航道内水面最大坡降,改善船池内船厢停泊条件;结合船厢入水过程水动力特性以及工程实际,建议船池与船厢间隙面积与船厢面积的最佳比值β为1.24。

基于SST湍流模型的某弹体出水过程流场数值研究

弹体出水需要跨越水介质至空中再进入预定弹道,在出水过程中流体特性变化剧烈。文章基于SST湍流模型利用切片法对某型弹体出水过程流体动力特性进行了系统的数值模拟,并与实验和航天部给的出水系数公式进行对比。结果表明,文章所采用的湍流模型和切片法可以获得较准确的水动力系数,为弹体出水弹道规划和控制系统设计提供科学依据。

波浪模拟及其对水下航行体出水过程影响

为了研究波浪对水下航行体出水过程的影响,将二阶Stokes波的波面运动速度耦合到入射边界条件中,得到了与理论值吻合良好、精度较高的非定常数值波浪;研究了五级海情条件下,水下航行体模型水下垂直发射时波浪对其流场、力学特性等的影响.结果表明,水下航行体近水面时,受波浪引起的旋涡的诱导作用,航行体两侧附体旋涡位置、尺寸等差别较大,航行体受到绕z轴逆时针方向的力矩作用而向左侧偏转,水下航行体尾部完全出水后偏移量为1 m左右.该研究结果为真实海情的水下航行体技术奠定了理论基础.

潜射导弹出水过程水弹道及流体动力研究进展

介绍了潜射导弹水下发射及出水过程的研究现状,包括潜射导弹出水过程气、水两相物性参数的变化,艇速和波浪对潜射导弹出水过程水下弹道和流体动力特性影响等。对潜射导弹出水过程水弹道及流体动力研究的未来发展进行了展望。

潜射火箭出水过程横向响应载荷研究

从分析潜射火箭出水过程空泡溃灭对火箭形成的载荷特征出发,结合潜射火箭出水过程中的频率特性变化现象,运用改进的弹性载荷计算方法,对潜射火箭出水过程的横向响应载荷进行了研究,为类似问题提供了一种载荷计算的工程方法,具有一定的工程实用价值。

发展时变附加质量方法模拟飞行器出水过程

该文发展了时变附加质量方法,并利用有限元方法模拟了水下飞行器的出水过程。基于出水过程中飞行器的振动模态试验数据,由于出水长度与一阶横向振动频率、出水长度与附加质量均有一一对应关系,所以该文在一定假设条件下,通过反演方法得到了随出水长度变化的横向时变附加质量,初步形成了将复杂流场载荷向飞行器表面等效的方法。该文完成了对水下飞行器出水过程动态性能的研究,考察了某截面上弯矩和剪力随时间变化的情况。在附加质量的影响下,结构的响应频率会低于无附加质量的情况,而响应幅值则因不同的外载荷条件而异。随着出水长度的增加和沾湿长度的减少,结构的振动频率逐渐升高,此计算结果也定性地说明了时变附加质量的合理性,并为对附加质量方法作进一步研究奠定了基础。

小波变换在水下航行体出水动响应识别中的应用

在出水过程中,由于空泡溃灭作用,水下航行体结构存在较大的横向弯曲动态响应,内部结构间存在相对运动,当响应较大时有可能发生干涉。本文应用小波变换方法,根据加速度测量数据对水下航行体出水过程中的动态响应进行了辨识,并与试验结果进行了对比分析。小波分析具有良好的时-频定位特性以及对信号的自适应能力,能对信号的高频、短时成分准确地在时域和频域中进行分析。这为水下航行体加速度信号处理提供了有效的分析手段。

航行体有攻角出水全过程数值模拟

水下航行体高速出水时,空泡溃灭会产生较大的弯矩载荷,是其结构强度的主要设计依据。本文基于计算流体方法与结构动力学方法的单向耦合,建立了航行体有攻角出水全过程数值模拟方法,并针对抽象的典型工况进行了较大规模的并行计算,最终得到了航行体关键截面的全时程载荷响应。进一步通过分析航行体空泡形状和表面压力的演化特征,解释了航行体出水载荷的直接形成原因。

水下航行体动态响应计算的附加质量探讨

水下航行体在出水过程中,横向受到由空泡回射和空泡溃灭带来的冲击压力,引起航行体横向的振动。本文建立了航行体的梁模型,考虑了出水过程中附加质量的变化,计算了出水过程中航行体横向振动频率、振型及响应。从计算结果可看出,在计算出水过程航行体横向响应时,应该考虑附加质量的变化。

考虑局部段非线性的导弹整体动力响应计算

潜射导弹高速弹射出水时,空泡溃灭产生较大的冲击载荷,对导弹的结构强度提出了挑战。同时现代导弹的设计要求对结构进行优化设计,对弹体的厚度、质量均提出了要求,因此更加精确地计算导弹出水过程中的结构响应能够为设计人员提供更准确的参考。基于导弹局部段细致有限元模型得出的非线性刚度参数,将局部段等效为一具有非线性刚度的梁单元,并入建立的导弹出水全过程虚拟样机模型进行计算仿真,将结果与之前线性刚度模型的计算结果进行对比,最后对该局部段非线性因素对全弹整体响应的影响进行讨论。

根据井历史预测注入能力下降

在注海水／采出水过程中出现注入能力下降是海上和陆上水驱项目中很普遍的现象。出现这种现象是因为岩石从注入水中俘获了固体颗粒和液体物质导致渗透率下降造成的，并且也是因为在井筒上形成低渗透外泥饼造成的。这两种现象导致注入能力损害。

半无限长柱体出水数值模拟

自由面流动在工程问题中经常遇到。为研究半无限长柱体出水过程中 ,不同的 We和 Fr对自由面的影响 ,基于VOF(volume of fluid)的基本思想 ,使用改进的 Youngs算法实现体积分数的近似和推进 ,对问题进行了数值研究 ,分别得到了该问题的 We和 Fr临界值 :当 We大于临界值时 ,可以忽略表面张力的作用 ;当 Fr大于临界值时 。