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低速潜器在连续冲击载荷下的水动力研究

程嘉欢  
【摘要】:随着战场传感器和通讯技术的突飞猛进,如今战场上传统的打击手段越来越难以奏效。而潜射导弹在攻击距离和隐蔽性上的双重优势,使得其在未来战场中的地位越来越重要。如何能使潜器在尽可能短的时间内成功发射尽可能多的导弹,再迅速撤离战区,是如今潜射导弹技术的发展趋势。但这不仅仅与导弹自身性能相关,对潜器在发射导弹时的运动和控制进行研究也是必要的课题。本文正是基于这一课题进行计算分析。 潜射导弹热发射过程是一个两相流瞬时流动和导弹运动耦合的复杂问题。本文系统介绍了导弹的燃气射流理论以及描述燃气射流的基本方程。同时还系统介绍了数值计算的控制方程和原理。在N-S方程的基础上,本文使用GAMBIT软件建立了水下导弹热发射的数值计算模型;通过FLUENT软件和C语言编程的共同使用,计算导弹的运动规律;通过动网格技术实现了导弹运动与流场的耦合计算,从而得到了发射导弹时潜器受到的完整的载荷曲线,包括发射反冲力、负压区和水锤效应。随后,在格特勒潜器运动方程的基础上,建立了潜器运动的非线性数学模型与仿真模型。通过对潜器的受力分析、近水面因素的考虑以及发射载荷的导入,分别系统地计算了潜器在水下一定深度和近水面范围内两种情况下的运动响应与运动控制,取得了较为满意的结果。在计算结果的基础上,探讨了航速、深度等因素对潜器运动的影响,探讨了潜器在发射导弹以后运动和控制的规律。


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