锥头航行体高速斜入水的空泡流动特性数值研究

数值研究弹体高速斜入水过程,考察空泡、流体动力特性和运动稳定性的变化规律。数值模型采用基于Realizable k-ε湍流模型的雷诺平均方法(RANS),并与模型试验结果进行对比,验证了该数值模型的精度。基于该方法模拟不同倾角下锥头弹体高速斜入水过程,考察弹体入水从初始撞击、开空泡的形成与发展、颈缩、表面闭合和溃灭等多个阶段。研究表明:空泡表面闭合时间随倾角的增大而提前;在撞击水面瞬间,弹体表面承受巨大砰击载荷,在弹头形成局部高压,其峰值随倾角的增大而增大。随着入水倾角增大,弹体偏转角和横向位移减小,具有更好的弹道稳定性。