不同头型射弹低速倾斜入水空泡及弹道特性试验研究 被引量：18

1

作者 路丽睿 魏英杰 +1 位作者 王聪 宋武超 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1364-1371,共8页

为研究射弹头型对低速倾斜入水空泡及弹道特性的影响,基于高速摄像方法,开展不同头型射弹低速倾斜入水对比试验,得到了射弹头型对入水空泡、运动速度、俯仰角和阻力系数的影响规律。试验结果表明:同一入水时刻,空泡直径随着头部锥角增... 为研究射弹头型对低速倾斜入水空泡及弹道特性的影响,基于高速摄像方法,开展不同头型射弹低速倾斜入水对比试验,得到了射弹头型对入水空泡、运动速度、俯仰角和阻力系数的影响规律。试验结果表明:同一入水时刻,空泡直径随着头部锥角增加而增大,半球头型射弹入水空泡直径小于锥角头型射弹;锥角头型射弹速度衰减速率随着锥角增加而增大,半球头型射弹速度衰减率小于锥角头型射弹;入水过程中半球头型射弹俯仰角变化最为剧烈,弹道稳定性也较差;不同头型射弹在入水过程中运动参数呈现出较强的非线性特性。 展开更多

关键词 射弹头型 空泡 低速入水 倾斜入水 弹道特性

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平头尖拱体斜入水冲击理论建模与仿真 被引量：11

2

作者 王永虎 石秀华 +2 位作者 王鹏 王生武 赵军荣 《鱼雷技术》 2008年第1期14-17,共4页

以冲击体入水动力学和入水弹道学理论为基础,针对平头尖拱体入水冲击这个复杂物理现象,引入体现液面隆起现象的沾湿因子,用等效液面代替自由水平液面,建立了斜入水高速冲击的运动学和动力学冲击模型,其中动力学模型是根据平头尖拱体沾... 以冲击体入水动力学和入水弹道学理论为基础,针对平头尖拱体入水冲击这个复杂物理现象,引入体现液面隆起现象的沾湿因子,用等效液面代替自由水平液面,建立了斜入水高速冲击的运动学和动力学冲击模型,其中动力学模型是根据平头尖拱体沾湿面的具体几何形状而建立。然后通过时间步进技术编制斜姿态入水冲击耦合程序进行仿真计算,不仅得到斜入水冲击的最大冲击载荷,而且得到入水初始状态条件和入水冲击载荷之间的关系,以及模型中考虑液面隆起对斜入水冲击载荷计算结果的影响。最后重点分析入水过程中轴向、纵向冲击载荷和冲击转动力矩的变化规律,为忽扑、击水弹跳现象或后继的弹道提供预报。 展开更多

关键词 平头尖拱体 液面隆起 斜入水 冲击载荷 仿真

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不同头型回转体低速倾斜入水过程流场特性数值模拟 被引量：12

3

作者 宋武超 王聪 +1 位作者 魏英杰 王威 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期661-666,671,共7页

基于有限体积法和VOF多相流模型求解气、水两相流动的RANS方程,结合动网格技术,对回转体低速倾斜入水过程进行数值模拟研究.通过将数值计算结果与试验数据进行比较,验证了数值计算方法的有效性.基于该方法对不同头型回转体低速倾斜入水... 基于有限体积法和VOF多相流模型求解气、水两相流动的RANS方程,结合动网格技术,对回转体低速倾斜入水过程进行数值模拟研究.通过将数值计算结果与试验数据进行比较,验证了数值计算方法的有效性.基于该方法对不同头型回转体低速倾斜入水过程进行分析,得到不同头型条件下回转体入水空泡形态发展规律、回转体运动特性及流体动力特性变化规律.研究结果表明:同一入水深度,入水空泡直径和流场中最小压力值随着回转体头部锥角的增加而增大;不同头型回转体,锥头母线同一位置处压力随着头部锥角的增加而增大;回转体阻力系数与其头部锥角大小直接相关,锥角较大时,阻力系数也较大,速度衰减也较快. 展开更多

关键词 回转体 倾斜入水 头型 空泡 数值模拟

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空投雷弹斜入水初始弹道数值分析 被引量：9

4

作者 王永虎 石秀华 《弹道学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期92-95,共4页

为了研究空投雷弹斜入水的水下弹道动态特性,采用有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA显式动力方法建立了斜入水数值模型,利用ALE算法和ALE-Lagrange耦合运算功能数值模拟了入水初始弹道,分析了尖拱体斜入水初始条件对水下初始弹道的影响,以及... 为了研究空投雷弹斜入水的水下弹道动态特性,采用有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA显式动力方法建立了斜入水数值模型,利用ALE算法和ALE-Lagrange耦合运算功能数值模拟了入水初始弹道,分析了尖拱体斜入水初始条件对水下初始弹道的影响,以及网格划分尺寸与数值计算稳定性的关系以确保结论的正确性.数值结果表明,小质量尖拱体小角度斜入水会引起水下初始弹道大偏移,可以通过调节质量或入水姿态来抑制忽扑甚至弹跳行为,初始入水弹道依靠于入水初始条件. 展开更多

关键词 水弹道 斜入水 空投雷弹 流固耦合 数值分析

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冰孔约束条件下的弹丸倾斜入水实验研究 被引量：2

5

作者 张东晓 鹿麟 +3 位作者 闫雪璞 高词松 胡彦晓 陈凯敏 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期94-104,共11页

基于高速摄影技术,开展了冰孔约束条件下的弹丸倾斜入水实验;通过对比分析无冰环境与冰孔约束条件下的弹丸入水运动过程,并将入水运动过程分为空泡扩张、空泡闭合以及空泡溃灭三个阶段进行了研究,得到了冰孔约束条件下弹丸入水的空泡演... 基于高速摄影技术,开展了冰孔约束条件下的弹丸倾斜入水实验;通过对比分析无冰环境与冰孔约束条件下的弹丸入水运动过程,并将入水运动过程分为空泡扩张、空泡闭合以及空泡溃灭三个阶段进行了研究,得到了冰孔约束条件下弹丸入水的空泡演化特性;通过对比同一直径冰孔约束条件不同入水初速下弹丸的空泡演化过程及速度变化规律,总结得出了入水初速对于冰孔约束条件下弹丸空泡演化特性以及入水运动特性的影响规律。研究结果表明:空泡扩张阶段,冰孔约束条件下产生的喷溅较为分散,弹丸背水面产生部分隆起;此外,冰孔约束条件下的空泡扩张受到阻碍,空泡最大直径减小。空泡闭合阶段,冰孔约束条件下的空泡闭合时间提前,并且撞击冰板的反射流冲击空泡侧壁使空泡发生局部冲击溃灭。空泡溃灭阶段,冰孔约束条件下的溃灭尾迹由局部冲击溃灭、脱落溃灭和正常溃灭组成;空泡溃灭产生的尾迹旋涡较小。随着入水初速的提高,空泡的长度和最大直径明显增大,局部冲击溃灭的宽度增加;冰孔约束条件会使得弹丸在空泡扩张阶段的速度衰减幅度增大,空泡的闭合时间提前,开始溃灭的时刻延后。 展开更多

关键词 倾斜入水 入水实验 冰孔约束 空泡演化 运动特性

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超空泡射弹异步并联倾斜入水空泡演化与运动特性分析

6

作者 高词松 鹿麟 +4 位作者 祁晓斌 闫雪璞 王辰 胡彦晓 张东晓 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期18-27,共10页

基于VOF多相流模型与重叠网格技术建立了超空泡射弹异步并联倾斜入水数值方法,利用单发射弹倾斜入水实验对数值方法的有效性进行了验证,在此基础上,分别对不同初始间距及入水顺序下前后两射弹的空泡演化与运动特性进行了数值模拟与分析... 基于VOF多相流模型与重叠网格技术建立了超空泡射弹异步并联倾斜入水数值方法,利用单发射弹倾斜入水实验对数值方法的有效性进行了验证,在此基础上,分别对不同初始间距及入水顺序下前后两射弹的空泡演化与运动特性进行了数值模拟与分析。研究结果表明:对于前发射弹,在初始间距为0.5倍弹长时,由于受到后发射弹空泡剧烈挤压,前发射弹无法产生完整空泡包裹弹体,运动受到严重影响并最终失稳;同时,前发射弹自上侧入水与自下侧入水相比,其空泡受到的挤压程度更大,沾湿更早且失稳更快;随着初始间距的增大,前发射弹附近空泡受后发射弹的影响减弱,2种入水顺序下均运动平稳。对于后发射弹,由于前发射弹空泡的持续作用,其空泡始终不对称,运动稳定性受到影响,在间距为0.5倍弹长时向内侧偏转失稳,在间距为1倍弹长时运动平稳,间距为2倍和3倍弹长时向外侧偏转失稳,且2种入水顺序下运动规律基本一致。 展开更多

关键词 超空泡射弹 异步并联入水 倾斜入水 数值模拟 空泡演化 运动特性

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弹丸倾斜入水尾拍运动特性实验

7

作者 鹿麟 闫雪璞 +3 位作者 胡彦晓 王辰 高词松 张东晓 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期134-143,共10页

基于高速摄影技术,开展多工况下弹丸倾斜入水实验,并利用自编程序,对实验图像进行像素点捕捉及数据提取与处理。通过分析弹丸倾斜入水空泡形成、发展及溃灭过程,得到尾拍过程中弹丸的空泡演化特性。此外,通过对比分析不同入水初速下空... 基于高速摄影技术,开展多工况下弹丸倾斜入水实验,并利用自编程序,对实验图像进行像素点捕捉及数据提取与处理。通过分析弹丸倾斜入水空泡形成、发展及溃灭过程,得到尾拍过程中弹丸的空泡演化特性。此外,通过对比分析不同入水初速下空泡尺寸及弹丸速度与加速度的变化规律,总结出入水初速对弹丸空泡演化特性及入水运动特性的影响规律。结果表明:弹丸发生尾拍后,部分弹尾穿透原始空泡发生沾湿,同时自弹尾向后产生了新的尾拍空泡,尾拍空泡与原始空泡间贴合紧密;尾拍结束后,尾拍空泡在水中的位置基本不变,最终从弹丸原始空泡表面拉脱溃灭,而相同深度的原始空泡在尾拍产生射流影响下加速溃灭;随着入水初速的升高,尾拍空泡的尺寸及原始空泡的长度逐渐增大,尾拍过程中弹尾最大沾湿面积也逐渐增大;随着尾拍次数的增加,弹丸在每次尾拍过程中速度衰减幅值增大,同时弹丸损耗的能量逐渐增多,弹丸存速能力下降。 展开更多

关键词 倾斜入水 入水实验 尾拍运动 入水初速扰动 空泡演化

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运动参数对回转体倾斜入水流场特性影响 被引量：3

8

作者 宋武超 王聪 魏英杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期130-136,142,共8页

为分析回转体低速倾斜入水过程中入水空泡形态及流体动力特性演化规律,基于Fluent流体计算平台,并利用动网格技术,针对小型回转体以不同入水速度和入水角度的倾斜入水过程开展数值仿真研究.数值仿真结果与试验结果良好一致性,证明了文... 为分析回转体低速倾斜入水过程中入水空泡形态及流体动力特性演化规律,基于Fluent流体计算平台,并利用动网格技术,针对小型回转体以不同入水速度和入水角度的倾斜入水过程开展数值仿真研究.数值仿真结果与试验结果良好一致性,证明了文中数值仿真方法的正确性与有效性.基于该数值仿真方法,针对不同入水速度和不同入水角度回转体低速倾斜入水过程流场特性进行分析.数值计算结果表明:在距离自由液面相同位置处,回转体倾斜入水产生所产生的入水空泡,其直径随着入水速度的增加而小幅增大,随着入水角度的增加而减小;入水速度对流场中压力分布规律有较大影响,在同一入水深度处不同入水速度回转体入水过程中流场的最大压力随着入水速度的增加而增大;入水角度对回转体附近流域的最大压力影响较小,但最小压力随着回转体入水角度的增加而增大;不同入水角度回转体,母线压力峰值位置随着入水角度的增加而逐渐向母线右端点偏移,但其值差别较小;不同入水速度回转体其阻力系数峰值差别不大,不同入水角度阻力系数峰值随着入水角度的增加而增大,但稳定后的阻力系数值随着入水速度的增加而减小. 展开更多

关键词 流体动力 回转体 倾斜入水 空泡 数值模拟

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小型运动体高速倾斜入水空泡流动数值研究 被引量：8

9

作者 陈晨 魏英杰 王聪 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期334-344,共11页

为研究小型运动体高速倾斜入水时的空泡流动特性,采用求解雷诺时均Navier-Stokes方程的方法开展数值模拟。应用实验结果验证了数值方法的正确性。基于该方法对入水过程流体动力特性、流场结构特性与空泡发展进行分析,并研究了入水角度... 为研究小型运动体高速倾斜入水时的空泡流动特性,采用求解雷诺时均Navier-Stokes方程的方法开展数值模拟。应用实验结果验证了数值方法的正确性。基于该方法对入水过程流体动力特性、流场结构特性与空泡发展进行分析,并研究了入水角度对入水流场的影响。研究结果表明:运动体在入水撞击阶段受到较大的阻力、升力和力矩,同时承受着极强的载荷;随着入水的深入,头部半球形高压区逐渐向头部中点移动,且空泡壁面的速度方向由指向水中向指向空泡内过渡;入水角度越小,撞击阶段阻力系数与砰击压力越小,入水后越容易发生弹道偏移,同时拉脱现象发生得越晚,入水空泡的最大尺寸越大。 展开更多

关键词 小型运动体 高速倾斜入水 空泡流动 入水角度

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钝体倾斜和垂直冲击入水时引起的超空泡流动特性实验研究 被引量：18

10

作者 施红辉 胡青青 +1 位作者 陈波 贾会霞 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期617-624,共8页

对4种不同头型的钝体、以不同初始速度在小倾斜角度和垂直状态下入水,所产生的空泡流进行了的实验观察,分析了不同工况下空泡产生和发展的特性。实验结果表明:对于倾斜入水及垂直入水,圆台头和平头(即空化器均为圆盘)实验体均能形成较... 对4种不同头型的钝体、以不同初始速度在小倾斜角度和垂直状态下入水,所产生的空泡流进行了的实验观察,分析了不同工况下空泡产生和发展的特性。实验结果表明:对于倾斜入水及垂直入水,圆台头和平头(即空化器均为圆盘)实验体均能形成较稳定的入水弹道;初始入水速度较低时,空泡的闭合方式为深闭合;初始入水速度较高时,空泡的闭合方式为表面闭合,且运动速度衰减得更快。测量得知,钝体倾斜入水产生的空泡的前部外形轮廓与Logvinovich的半经验公式给出的结果相吻合。在垂直入水的情况下,调查了物体头部对空泡的起始点位置及其形态的影响。 展开更多

关键词 爆炸力学 空泡形态 倾斜入水 钝体 速度 自由液面

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空投鱼雷斜入水冲击动力建模及仿真分析 被引量：16

11

作者 王永虎 石秀华 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2009年第1期46-49,共4页

以入水弹道学和入水冲击理论动力学为基础,基于势流理论,针对入水体与流体耦合面的精确外形,建立空投鱼雷斜入水冲击初期动力学冲击模型,模型中引入体现液面隆起现象的沾湿因子,充分考虑入水冲击引起液面隆起的影响,采用精确形体法对入... 以入水弹道学和入水冲击理论动力学为基础,基于势流理论,针对入水体与流体耦合面的精确外形,建立空投鱼雷斜入水冲击初期动力学冲击模型,模型中引入体现液面隆起现象的沾湿因子,充分考虑入水冲击引起液面隆起的影响,采用精确形体法对入水冲击动力学模型和运动学模型进行解耦,在数值计算过程中应用了侵深步进法求解每一侵深步进的动态行为,以提高计算效率。然后,通过分析雷头截头尖拱体的高速斜入水冲击算例,表明在斜入水冲击初期采用精确形体法正确性和有效性;同时分析了液面隆起现象对轴向负荷和弯矩的影响,以及尖拱体的缓冲效应和截头尖拱体的防弹跳作用。 展开更多

关键词 鱼雷 斜入水 精确形体法 冲击负荷 仿真

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回转体倾斜入水空泡及弹道特性实验 被引量：12

12

作者 宋武超 王聪 +1 位作者 魏英杰 许昊 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2386-2394,共9页

针对回转体低速倾斜入水过程空泡的生成机理和演化特性开展研究。通过不同入水速度和入水角度回转体倾斜入水对比实验,研究了入水速度和入水角度对入水空泡、回转体速度、俯仰角及阻力系数的影响规律。研究结果表明:空泡深闭合时刻的空... 针对回转体低速倾斜入水过程空泡的生成机理和演化特性开展研究。通过不同入水速度和入水角度回转体倾斜入水对比实验,研究了入水速度和入水角度对入水空泡、回转体速度、俯仰角及阻力系数的影响规律。研究结果表明:空泡深闭合时刻的空泡长度、最大空泡直径和空泡闭合点深度随着回转体入水速度的增加而增大;空泡深闭合发生时间随着入水速度的增加而小幅增大;同一入水时刻回转体俯仰角和俯仰角速度均随入水速度的增加而减小;随着回转体入水角度的增加,同一时刻入水空泡直径和回转体速度逐渐减小,阻力系数逐渐增大。 展开更多

关键词 回转体 运动参数 倾斜入水 入水空泡 实验研究

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斜入水高速冲击的理论建模及缓冲分析 被引量：10

13

作者 王永虎 石秀华 +1 位作者 李文哲 李强 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2008年第6期766-769,共4页

以入水冲击的理论动力学和入水弹道学理论为基础,根据鱼雷头部尖拱的结构外型,采用精确形体法建立斜入水高速冲击运动学和动力学耦合模型,充分考虑入水冲击引起的液面隆起现象以及流体阻力的影响。编制入水冲击耦合冲击的时间步进仿真程... 以入水冲击的理论动力学和入水弹道学理论为基础,根据鱼雷头部尖拱的结构外型,采用精确形体法建立斜入水高速冲击运动学和动力学耦合模型,充分考虑入水冲击引起的液面隆起现象以及流体阻力的影响。编制入水冲击耦合冲击的时间步进仿真程序,比较液面隆起现象对高速入水冲击载荷的影响,以及给出了入水初始状态条件和入水冲击载荷之间的关系和入水过程中的转动力矩的变化规律。最后比较尖拱体和截头尖拱体以50°角斜入水高速冲击的过载值,分析采用尖拱体进行缓冲卸载和截头尖拱体起到防止弹跳的理论原因。这为缓冲头帽的结构优化,忽扑、击水弹跳现象或后继的弹道提供预报以及为入水冲击缓冲技术提供了理论依据。 展开更多

关键词 斜入水 流体阻力 冲击载荷 缓冲

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入水速度对冰孔约束下圆柱体倾斜入水过程的影响分析

14

作者 鹿麟 杨哲 +2 位作者 陈凯敏 程勇东 杨帅 《水下无人系统学报》 2024年第3期474-481,共8页

针对极地环境下超空泡圆柱体入水问题,基于雷诺平均方程引入流体体积模型,结合重叠网格技术建立了冰孔约束下圆柱体入水数值仿真方法。在此基础上,开展不同入水速度下圆柱体穿越冰孔入水过程仿真,分析了圆柱体入水过程中的空泡演化与载... 针对极地环境下超空泡圆柱体入水问题,基于雷诺平均方程引入流体体积模型,结合重叠网格技术建立了冰孔约束下圆柱体入水数值仿真方法。在此基础上,开展不同入水速度下圆柱体穿越冰孔入水过程仿真,分析了圆柱体入水过程中的空泡演化与载荷特性。研究结果表明:冰孔约束限制了孔内水域的流动,进而改变了表面喷溅的状态及空泡壁的形态,以至延迟了空泡表面闭合时间。随着入水速度的增大,冰孔约束对空泡形态的限制作用基本一致,圆柱体头部出现了更大范围的高压区域,且呈现出非对称分布;冰孔约束增大了圆柱体入水冲击载荷,使得圆柱体水下速度加快衰减,并促使圆柱体偏转角度大于无冰工况。研究结果可为极地超空泡武器入水稳定性提供参考。 展开更多

关键词 超空泡 冰孔约束 倾斜入水 入水冲击载荷 空泡演化

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冰孔约束下弹丸倾斜入水空泡演化特性实验研究

15

作者 鹿麟 陈凯敏 +4 位作者 侯宇 胡彦晓 张东晓 高词松 杨哲 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3082-3090,共9页

为探究冰孔约束对弹丸入水空泡演化的影响规律,基于高速摄像技术开展不同冰孔直径下弹丸倾斜入水实验。通过对比分析无冰工况与冰孔约束下弹丸倾斜入水过程,将弹丸入水空泡演化过程分为空泡扩张、空泡表面闭合与空泡深闭合三个阶段进行... 为探究冰孔约束对弹丸入水空泡演化的影响规律,基于高速摄像技术开展不同冰孔直径下弹丸倾斜入水实验。通过对比分析无冰工况与冰孔约束下弹丸倾斜入水过程,将弹丸入水空泡演化过程分为空泡扩张、空泡表面闭合与空泡深闭合三个阶段进行研究,总结出冰孔约束对弹丸倾斜入水空泡演化特性的影响规律。研究结果表明:在空泡扩张阶段,空泡扩张受到冰孔约束,自由液面附近空泡左侧呈弯曲状,其原因一方面是因为入水点附近的液体向四周运动撞击冰板,消耗了部分用于空泡扩张的能量,另一方面是因为排开的液体撞击冰孔内壁边缘形成反射流,反射流方向与空泡扩张方向相反,进一步限制空泡的扩张;在冰孔直径较小工况下,受反射流冲击,空泡壁右侧出现褶皱,随着冰孔直径增加,空泡左侧轮廓线的弯曲程度逐渐减弱;在空泡表面闭合阶段,褶皱的空泡壁发生局部冲击溃灭,随着冰孔直径增加,反射流逐渐变细、强度逐渐减弱;在空泡深闭合阶段,在冰孔约束下反射流冲击空泡,使得空泡内外压力差变大,加速了空泡发生深闭合;在冰孔直径较小的工况下,局部冲击溃灭程度较大,与尾部脱落溃灭相融合,随着冰孔直径的增加,局部冲击溃灭、气泡簇及反射流相互独立,逐渐接近无冰工况。 展开更多

关键词 弹丸 倾斜入水 入水实验 冰孔约束 空泡演化

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基于耦合欧拉- 拉格朗日算法的航行体缓冲头帽冲击性能 被引量：5

16

作者 权晓波 包健 +1 位作者 孙龙泉 王都亮 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期851-860,共10页

航行体在入水过程中会受到强烈的冲击载荷,过高的冲击载荷极易造成结构破坏和内部设备失灵,研究结构高速入水降载技术具有十分重要的意义。设计一种以预制裂纹碳纤维材料作为外罩、泡沫铝作为内部缓冲材料的缓冲头帽。基于有限元方法,... 航行体在入水过程中会受到强烈的冲击载荷,过高的冲击载荷极易造成结构破坏和内部设备失灵,研究结构高速入水降载技术具有十分重要的意义。设计一种以预制裂纹碳纤维材料作为外罩、泡沫铝作为内部缓冲材料的缓冲头帽。基于有限元方法,采用耦合欧拉- 拉格朗日求解器研究缓冲头帽的降载效果,通过对比数值结果与小球入水实验图像验证数值方法的有效性。分析在不同入水速度和入水角度条件下,缓冲头帽的抗冲击性能、损伤模式以及空泡的发展过程。结果表明:缓冲头帽撞击水面后沿着预制裂纹破碎,泡沫铝压缩吸能;随着自由液面以下的空泡不断向外扩张,破碎的头帽贴着空泡内壁向四周散开;缓冲头帽对于不同入水速度和入水角度的航行体有着良好的降载效果,在最恶劣的垂直入水条件下降载率可达75%以上。 展开更多

关键词 航行体 入水冲击 降载 耦合欧拉-拉格朗日算法 缓冲头帽 斜入水

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大尺度跨介质航行器高速倾斜入水冲击载荷特性研究

17

作者 张彤运 王聪 +3 位作者 许海雨 夏维学 马潇健 赵静 《水下无人系统学报》 2024年第3期426-433,共8页

为了研究大尺度跨介质航行器高速倾斜入水冲击载荷特性,基于流体体积多相流模型耦合S-DOF刚体运动模型构建了跨介质航行器高速倾斜入水三维非定常数值计算模型,采用细长体高速入水自由运动试验数据对数值计算模型的计算精度进行了校核... 为了研究大尺度跨介质航行器高速倾斜入水冲击载荷特性,基于流体体积多相流模型耦合S-DOF刚体运动模型构建了跨介质航行器高速倾斜入水三维非定常数值计算模型,采用细长体高速入水自由运动试验数据对数值计算模型的计算精度进行了校核及验证,对比研究了平头、锥头头型高速倾斜入水的冲击载荷特性。结果表明:锥头头型入水的最大轴向、纵向冲击载荷发生的时间几乎同步,而平头头型最大轴向冲击载荷相比纵向载荷发生的时间显著延迟;对于最大冲击载荷,平头头型的轴向冲击载荷大于其纵向冲击载荷,而锥头头型的轴向、纵向冲击载荷几乎相同;相较于平头头型,锥头头型的轴向冲击载荷显著降低,45°入水时,其最大峰值约为平头头型的1/3。 展开更多

关键词 跨介质航行器 倾斜入水 冲击载荷 多相流动

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圆球倾斜入水冲击压力特征的实验研究 被引量：6

18

作者 闫发锁 孙丽萍 +1 位作者 张大刚 王玮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期214-218,共5页

通过相关的理论和试验对比研究了圆球倾斜入水冲击压力的性质,解释了冲击压力的振荡现象。试验以一个直径15.24 cm的圆球为对象,设计了控制球体倾斜入水的"单摆"装置,同步记录了圆球入水初期的流场状态和表面压力。采用Faltin... 通过相关的理论和试验对比研究了圆球倾斜入水冲击压力的性质,解释了冲击压力的振荡现象。试验以一个直径15.24 cm的圆球为对象,设计了控制球体倾斜入水的"单摆"装置,同步记录了圆球入水初期的流场状态和表面压力。采用Faltinsen的近似公式对比了入水初期压力载荷的变化,用理想不可压流体中气泡的非线性振动方程解释了冲击压力下降阶段出现的振荡性质。理论和试验对比表明:圆球的倾斜入水与垂直入水相比,迎撞面压力峰值大,下降迅速;背撞面压力峰值显著减小,压力下降平稳缓慢;所用的近似公式在量级上可以估算冲击的设计载荷,Rayleigh方程可用来有效解释含气泡冲击的压力振荡性质。 展开更多

关键词 圆球砰击 倾斜入水 峰值压力 压力振荡

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旋转射弹高速倾斜入水多相流场与弹道数值模拟 被引量：4

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作者 朱珠 罗松 +1 位作者 卢丙举 于勇 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期66-76,共11页

基于VOF多相流模型和有限体积法求解水、汽、气多相流动的RANS方程,结合重叠网格技术和six DOF算法对某一型号舰载射弹倾斜入水过程进行数值模拟研究。首先基于该方法研究了射弹旋转效应对射弹运动特性及流体动力特性的影响,然后对不同... 基于VOF多相流模型和有限体积法求解水、汽、气多相流动的RANS方程,结合重叠网格技术和six DOF算法对某一型号舰载射弹倾斜入水过程进行数值模拟研究。首先基于该方法研究了射弹旋转效应对射弹运动特性及流体动力特性的影响,然后对不同入水角下倾斜入水过程进行分析,得到不同倾角下旋转射弹入水空泡形态发展规律、弹体运动特征及流体动力特性变化规律。研究结果表明:射弹的旋转有利于弹体在初始对称面内的弹道稳定性,但会降低弹体侧向稳定性,使射弹受到的阻力系数、俯仰力矩系数变小;入水角越小,形成的空泡越不对称,由射弹运动状态的改变引起的空泡形态变化越明显,在超空泡航行阶段,弹体运动较稳定,不同角度下流体动力系数差别很小,当弹体下表面刺破空泡壁沾湿时,弹体运动状态发生较大变化,流体动力系数迅速增大,此时入水角度过小,弹体容易失稳;弹体的沾湿对空泡形态、弹体运动稳定性和流体动力特性有着重要的影响。 展开更多

关键词 高速旋转射弹 倾斜入水 重叠网格 入水空泡 数值模拟

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回转体倾斜入水空泡试验及六自由度数值计算研究 被引量：3

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作者 侯昭 孙铁志 +1 位作者 张桂勇 宗智 《宇航总体技术》 2017年第4期38-45,共8页

为研究回转体倾斜入水空泡及参数变化,基于低速入水试验装置和CFD软件对该问题进行了试验和数值仿真研究。通过试验对回转体倾斜入水的空泡演变进行研究,得到了不同时刻空泡形态图。数值计算选用基于N-S方程的雷诺平均(RANS)方法和基于k... 为研究回转体倾斜入水空泡及参数变化,基于低速入水试验装置和CFD软件对该问题进行了试验和数值仿真研究。通过试验对回转体倾斜入水的空泡演变进行研究,得到了不同时刻空泡形态图。数值计算选用基于N-S方程的雷诺平均(RANS)方法和基于k-ω的SST二方程湍流模型,建立了六自由度数值仿真方法。结果表明:数值计算得到的空泡形态与试验结果一致性较好,依次经历了撞击水面、空泡形成、颈缩、空泡断裂、空泡闭合、表面紊乱和空泡溃灭的过程。进一步分析发现速度、加速度和压力均在入水瞬间和空泡断裂时刻发生波动;偏转角度在回转体尾部刺穿空泡后增幅明显;随着入水角度增加,入水瞬间速度衰减加快、压力峰值增加,峰值出现越早,空泡闭合越难。 展开更多

关键词 倾斜入水 数值计算 六自由度 弹道

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