潜射导弹出筒过程肩空泡形态和水阻动力特性研究

该文采用多相流模型、Singhal空化模型和动网格技术,对潜射导弹垂直发射出筒过程进行了数值模拟,并将仿真结果与文献数据进行了对比分析,二者具有较好的吻合性,验证了数值计算方法的准确性。得到了潜射导弹的肩部空泡几何形态和出筒过程的压力分布情况,获得了导弹的压差阻力系数曲线、摩擦阻力系数曲线和总阻力系数曲线,分析了肩空泡对潜射导弹的水阻动力特性的影响。

零攻角和小攻角下带空泡轴对称细长体的水动力计算

本文利用数值计算手段研究零攻角和小攻角下轴对称细长体的肩空泡形态、压力分布和水动力等特性。潜体绕流问题的求解是利用物面布置奇点的有限基本解方法。发展了一种有效的进代方法－自适应改进型牛顿迭代法（ＡｄａｐｔｉｖｅＭｏｄｉｆｉｅｄＮｅｗｔｏｎＩｔｅｒａｔｉｏｎ）求解空泡自由表面的形状，这种迭代法针对本文选用的空泡尾流模型，收敛性很好。Ｇｏｔｕ＆Ｋａｔｏｅｔａｌ（１９９２）用来处理二维翼型空泡问题的过渡流模型（ＴｒａｎｓｉｅｎｔＦｌｏｗＭｏｄｅｌ），在本文里得到了改进，能很好地处理零攻角和小攻角下轴对称体的肩空泡问题。本文对Ｓｔｒｕｃｋ方法（１９７０）进行了修正，用来解决小攻角下轴对称体的肩空泡问题。这种近似处理方法在小攻角下完全满足精度要求。本文还进一步加以拓广，即用三角函数摄动展开的方法精确求解三维空泡流问题。数值试验表明，在保持空泡数不变的情况下，空泡自由流线脱体角正切同空泡长度有近似于线性递增的关系。这使得给定空泡数直接求解空泡长度和形状成为可能。本文计算了零攻角和小攻角下的细长体肩空泡，部分数据同有关实验结果进行了比较，是令人满意的。

航行体出水空泡溃灭载荷特性研究

为计算出水过程中空泡溃灭载荷对航行体出水过程的影响,从空泡溃灭的物理现象入手,将空泡溃灭过程分为空泡运动阶段和空泡溃灭冲击阶段,在两个阶段分别用势流理论方法与双渐进方法进行计算,形成一套完整的空泡溃灭载荷计算方法.在与相关试验值对比吻合较好,验证方法有效性的基础上,获得了空泡溃灭载荷及形态在整个出水过程中的变化规律.最后研究了航行体弹性振动对航行体出水空泡溃灭载荷的影响,航行体弹性振动对溃灭冲击载荷的峰值及脉宽影响较小.

基于边界元法的带空泡航行体的附加质量研究

采用边界元法计算了水下航行体在不同空化数下的定常轴对称空泡形态及流场。考虑航行体在此定常基本流中作刚体微幅振动,基于船舶有航速辐射水动力的计算方法,在频域中计算了带局部空泡航行体的轴向、横向和转动附加质量(惯性矩)。研究了带空泡附加质量与振动频率的关系。高频时,各附加质量分量都趋于定值;低频时,附加质量随频率迅速变化,其中轴向附加质量甚至变成负值。针对这种特殊的现象,从含有空泡面的流场对航行体非定常扰动的响应特征出发,给出了一种解释。