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基于面元法的水下弹丸流体动力特性数值分析

王天明  
【摘要】: 本文基于势流理论,利用在物体表面和空泡表面分布源汇的面元法,求解了水下弹丸全湿、局部空化和超空化情况下不可压缩的势流流场。分析了空化现象产生的原因、空化的起始条件以及空化对水下弹丸阻力产生的影响。对于空化和超空化情况,采用了压力恢复模型模拟空泡尾流,分析了尾流区参数变化对压力分布的影响。对典型的弹丸模型,研究了空泡长度和空化数的关系,以及空化数和空泡脱体角正切的关系。利用迭代的方法得到了收敛的空泡外形,计算发现用此方法模拟空泡外形具有快速的收敛性。计算了空化及超空化下的压力分布,并且和相关的实验数据进行了对比,数值计算结果和实验结果具有较好的一致性。获得了水下弹丸零攻角下空化和超空化时的阻力系数,发现在局部空化时阻力系数随空化数的增大而减小,在超空化时阻力系数随空化数的减小而减小。计算了阻力系数随速度和水下深度的变化规律,为水下弹丸的初步的结构设计和弹道设计提供一定的参考。


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