跨介质航行器入水过程数值仿真.pdf

第

32

卷第

3

期水下无人系统学报Vol.32

No.3

2024

年

6

月JOURNAL

OF

UNMANNED

UNDERSEA

SYSTEMSJun.

2024

引用格式

刘平安,

高宏涛,

杨彦熙,

等.

跨介质航行器入水过程数值仿真[J].

水下无人系统学报,

2024,

32(3):

463-473.

[]

跨介质航行器入水过程数值仿真

121344

刘平安

,

高宏涛

,

杨彦熙

,

黄曦

,

高崧

,

嵇振涛

(1.

哈尔滨工程大学

航天与建筑工程学院,

黑龙江

哈尔滨,

150001;

2.

中国航空工业集团公司

金城南京机电液压工

程研究中心,

江苏

南京,

211100;

3.

中国航天科技集团公司第六研究院

西安航天动力研究所,

陕西

西安,

710100;

4.

中国

兵器工业集团公司

北方华安工业集团有限公司,

黑龙江

齐齐哈尔,

161046)

摘

要:

航行器跨介质入水过程往往伴随着多相流、空化、相变及湍流不稳定性,

不仅会加剧流场的复杂性,

还使其所受的作用力呈现出较强的非定常性和非线性。文中建立了航行器入水过程的数值计算模型,

采用流

体体积模型捕捉气液交界面,

使用Schnerr-Sauer模型对跨介质过程中产生的空化过程进行描述。对不同通

气量和空化器倾角下的跨介质航行器入水过程进行仿真计算,

研究了跨介质过程中的流场和空泡演化规律,

分析并得到了航行器跨介质过程中的流体动力学特性以及运动特性。仿真结果表明,

航行器在入水过程中会

随着通气量的变化而呈现出2种不同的姿态变化模式:

增角速度拉平模式和周期俯仰式拉平模式,

不同模式

下航行器的入水拉平过程会呈现不同运动特点；此外,

空化器倾角的增加和通气量的降低可以提高航行器在

跨介质入水过程中的姿态变化速率。

关键词:

跨介质航行器;

入水;

通气量;

空化器倾角

中图分类号:

TJ630.1;

U661.1

文献标识码:

A

文章编号:

2096-3920(2024)03-0463-11

DOI:

10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0023

Numerical

Simulation

of

Water

Entry

Process

of

Trans-Medium

Vehicles

121344

LIU

Pingan,GAO

Hongtao,YANG

Yanxi,HUANG

Xi,GAO

Song,JI

Zhentao

(1.

College

of

Aerospace

and

Civil

Engineering,

Harbin

Engineeing

University,

Harbin

150001,

China;

2.

Jincheng

Nanjing

Engineering

Institute

of

Arcraft

System,

Aviation

Industry

Corporation

of

China,

Nanjing

211100,

China;

3.

Xi’an

Aerospace

Propulsion

Institute,

China

Aerospace

Science

and

Technology

Corporation

sixth

Research

Institute,

Xi’an

710100,

China;

4.

Hua’an

Industry

Group

Co.,

LTD.,

China

North

Industries

Group

Corporat