航行体水下垂直发射破冰出水数值模拟研究

作     者：黄润航 黄彪 刘涛涛 郭智溥 

作者机构：北京理工大学机械与车辆学院 北京理工大学重庆创新中心 

出 版 物：《哈尔滨工程大学学报》 (Journal of Harbin Engineering University)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082601[工学-武器系统与运用工程] 08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0826[工学-兵器科学与技术] 082602[工学-兵器发射理论与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(U20B2004) 

主　　题：破冰出水 键型近场动力学 边界数据浸入法 数值计算 裂纹发展 

摘      要：航行体破冰出水是一个冰-水-固多物理场耦合作用的复杂过程。本文基于键型近场动力学方法、边界数据浸入法以及刚性接触算法，建立了冰-水-固多物理场耦合的数值计算方法。首先，基于高速球体入水实验平台开展了圆球破冰入水实验，并利用实验结果对数值计算方法进行了验证。进一步基于数值计算方法研究了航行体水下航行阶段、破冰阶段、与冰层脱触等阶段动力特性，精确地捕捉到了破冰阶段冰层裂纹发展的典型特征：径向裂纹产生、径向裂纹延伸、交叉裂纹生成、环向裂缝生成。分析了不同冰厚对航行体垂直破冰出水过程的动力特性及冰层破坏特征的影响。结果表明随着厚度的增加，航行体所受冰载荷越大，速度损失也越大，不易形成环向裂纹。