摘要
海洋横流环境中水下射弹超空泡问题来源于真实海战中水下武器的使用。为了提升对水下目标的打击效能，多国争相开展射弹超空泡流动行为、机理和规律的相关研究，力图研发可以串联方式连续发射和并联方式同时发射的水下集群射弹武器系统。本文针对海洋横流环境中水下串并联双发射弹超空泡问题开展空泡演化和射弹运动的数值模拟研究，具有显著的军事应用和学术研究价值。 本文基于VOF多相流模型、RNG k-ε湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型和动体六自由度方程，采用自适应运动射弹边界变化的重叠网格技术，建立了求解水下高速射弹超空泡流场和运动轨道的数值计算方法，并在对其准确性验证的基础上，对比分析了不同横流速度、侧流角度下单发以及并联与串联双发射弹的超空泡演化过程及弹道特性，揭示了弹体姿态改变的动力学机理和影响规律。本文主要研究结论如下: (1)水下单发射弹在横流情况下，弹体产生空泡不具有对称性，弹体迎流侧尾部将出现沾湿现象。并且横流速度越大，在相同时刻下，弹体的偏移速度、偏移量和偏转角也越大，弹体运动轨道稳定性越差。侧流角度β越接近90°时，空泡的非对称性越强，弹体的偏移速度，偏移量和偏转角也越大。 (2)水下并联射弹无横流情况下，对于单个弹体产生空泡不具有对称性，而整个并联弹体组产生空泡具有对称性，两发弹体头部以相互分离趋势偏转。有横流情况下，单个弹体和整个弹体组产生空泡都不具有对称性，背流侧弹体内侧尾部更容易出现沾湿现象;随着横流速度增加，迎流侧弹体偏转变小，背流侧弹体偏转变大，迎流侧弹体稳定性反而比背流侧弹体更好。 (3)水下串联射弹无横流情况下，后发弹体进入前发弹体空泡内部继续运动直至追赶到前发弹体。有横流情况下，横流速度大到某一值时，后发弹体难以进入前发空泡内部;相同横流速度下，β值逐渐接近90°时，两弹体偏移速度逐渐变大。同前发弹体相比较，后发弹体的偏转角度和运动轨迹的变化更为复杂，稳定性更差。
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