水下高速运动体减阻研究

【摘要】： 本文主要内容包括超空泡运动体减阻分析和负压梯度外形的数值研究。 水下高速运动体是一种在超空泡中航行的运动体。本文推导出了水下高速运动体初始航行段速度的解析表达式。建立了以空化器直径和角度为设计变量,速度为目标函数的优化模型。基于复合形优化算法编制通用优化程序。通过一个算例的优化计算,验证本文提出方法的有效性。对运动体的受力特性进行了分析。建立了发动机推力偏心以及装配工艺误差对运动体弹道扰动的数学模型。编制了有初始扰动的弹道仿真程序,对一个模型弹进行了各种初始扰动下的仿真计算。得出了初始扰动对运动体弹道特性的影响曲线。 对负压梯度轴对称外形进行了分离特性的数值模拟并与Nesteruk的试验结果进行比较。基于传统核空化起始理论对负压梯度轴对称外形进行空化计算。计算结果证实了势流理论计算的和风洞试验的压力分布并且在模拟的雷诺数范围内没有分离现象发生。然而负压梯度轴对称外形发生了空化现象,并形成了超空泡。