空心弹高速斜入水弹道稳定性研究

作     者：黄振贵 范浩伟 那晓冬 陈志华 

作者机构：南京理工大学瞬态物理全国重点实验室 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2024年第56卷第9期

页      面：2579-2595页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(12002165) 

主　　题：斜入水 空心弹 入水空泡 入水稳定性 载荷特性 

摘      要：空心弹是一种具有通孔结构的新型射弹,与相同口径的实心射弹相比,阻力更小,在同等装药量的条件下具有初速高的优点,其入水时呈现复杂的入水流体动力学和弹道特性.文章基于雷诺时均Navier-Stokes方程、VOF (volume of fluid)多相流模型、SST (shear stress transfer) k-ω湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型、六自由度模型和重叠网格技术对空心弹高速入水进行了数值模拟,研究了入水速度和角度对空心弹入水空泡、空化、载荷和弹道稳定性的影响.将数值计算结果与实验结果进行对照,空泡形态和质心轨迹曲线与实验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的可行性.结果表明:空心弹入水速度对空泡的大小和空泡内空化的程度影响较大,随着入水速度越高,空泡也越大,空化越明显,弹体的速度衰减越快,弹道越不稳定,弹体失稳越早;随着入水速度越低,空心弹的阻力和升力系数越小,弹体运动越稳定.入水角度对空泡的大小及弹体的偏转程度有较大影响,入水角度越大,弹体偏转时刻的空泡越大,空泡内的空化越明显,弹体头部的高压区域越小,阻力、升力和力矩系数越小,相同时间内弹体的偏转角越小,弹体姿态越稳定.入水角度越小,弹体的偏转角增加的越快,弹体运动越不稳定.