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《超空泡射弹水下毁伤特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、超空泡射弹水下毁伤特性研究曹伟，付炳瑞，王聪（哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨150001）摘要：利用ANSYS/LS-DYNA显示动力学分析软件，结合流固耦合技术，仿真研究了超空泡高速射弹在水中侵彻金属靶板的过程。建立了超空泡高速射弹及金属靶板的物理模型，根据弹道特点设计了合适的计算域，并完成了网格的划分。得到了射弹在水中运动并生成超空泡情况下，射弹结构破坏与侵彻靶板的特性规律。最后与空气屮侵彻特性进行对比分析，得到了水中射弹侵彻靶板时产生的孔洞要比相同速度下在空气中的略大，射弹在不同介质中侵彻瞬间产生的最大等效应力
2、值皋本一致等结论。关键词：流体力学；超空泡；高速射弹；侵彻；水下运动；数值模拟中图分类号：0347Studyonthepenetrationoftheunderwaterhigh-speedsupercavitatingprojectilesCaoWei,FuBingrui,WangCong（SchoolofAstraunulics,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001）Abstract:BasedonthefiniteelementsoftwareANSYS/LS-DYN
3、Aandthefluid-solidcouplingtechnology,theprocessoftheunderwatersupercavitatingprojectilepenetratingmetaltargetboardwerestudiedbynumericalsimulation.Thenthesupercavitationhigh-speedprojectilemodelandthepenetrationtargetwerebuilt,andaccordingtotheballisticcharacte
4、risticsofthehigh-speedprojectile,thesuitablecomputationaldomainandmeshforprojectileandtargetplateweredesigned・Thestructuraldamageoftheprojectileandthepenetratingcharacteristicswereobtainedontheconditionofunderwatermovement.Comparedwiththepenetrationcharacterist
5、icsoftheprojectileindifferentmedium,theresultshowsthattheexitholesoftargetboardinwaterisbiggerthanthatintheairunderthesamevelocity,andthemaximumstressarealmostthesame・Keywords:fluidmechanics;supercavitation;high-speedprojectiles;penetration;underwatermovement;n
6、umericalsimulation0引言航行体在水下高速运动时，周闱液体汽化，产生覆盖航行体大部分或全部表面的超空泡。有效地控制超空泡的形态，将能够使航行体的阻力减少一个数量级。基于超空泡减阻技术研制的超空泡高速射弹，例如美国的机载快速火雷系统（RAMICS）Z],是一类小型的超空泡武器，其着靶速度大于150m/s,水下航程可达到几十米至百余米。超空泡射弹利用自身的动能或携带可燃物质摧毁冃标，可以认为是一种水下动能弹，其在空气中的毁伤机理与特性与一般的细长金属杆类似⑶，但是当超空泡射弹以极高的速度在水中航行时（约l
7、OOOnVs）,自身受到水阻力作用，头部可能会发生结构破坏；当射弹侵彻靶板时，在多相流场作用下也可能会体现出与空中侵彻不同的机理和现象。本文利用ANSYS/LS-DYNA显示动力学分析软件，仿真研究了超空泡高速射弹在水中垂直侵彻金属靶板的过程，并与空气屮侵彻特性进行对比分析，初步揭示了超空泡高速射弹水中侵彻金属靶板的特性规律。基金项目：国家自然科学基金项目资助（51149003）,高等学校博士学科点专项科研蛭金资助课题（20092302120045）作者简介:曹伟,（1978-）,男，讲师，水下航行体动力学。E-ma
8、il:caowei@hit.edu.cn1计算模型参考文献［4,5］等中介绍的RAMICS模型，建立本文的超空泡射弹模型，如图1所示⑷,从上至下依次为空化器、长锥段、中间段、尾段。简化后的计算模型儿何参数如图2所示，全长15.38cm。其中锥段长7cm,锥段前缘直径为0.48cm,后缘直径为lcm；圆柱段长8cm,直径lcm；空化器段长0.38
