潛射導彈出水過程空化流數值計算*

張重先，李向林，劉玉秋

(中國航天科工二院， 北京　100832)

?

潛射導彈出水過程空化流數值計算*

張重先，李向林，劉玉秋

(中國航天科工二院， 北京100832)

摘要：運用Zwart-Gerber-Belamri空化模型，采用動網格和復合網格技術，提出復雜外形潛射導彈出水過程中空化流數值計算方法。對頭肩部、舵面及突起物的空化生成、演化及影響因素進行分析。仿真結果表明：出水過程初期空化數降低使附體空泡迅速擴大，隨后對空泡脫落與振蕩的影響將更為顯著；肩部以15m/s的速度出水時產生空化并隨速度上升而迅速增長，5°～10°攻角時肩空化非對稱性顯現；舵面空化受出水速度影響較小，攻角小于等于5°時空化面積小于全舵面積的10%，但攻角大于5°后空化面積迅速增長至50%以上；減小突起物尺寸有利于避免空化產生，突起物空化受攻角影響較小，但在高速下可誘導臨近彈體產生空化。

關鍵詞：潛射導彈；空化流；出水過程；空泡動力學

相比于其他類型的導彈，出水過程是潛射導彈所特有的運動過程。與傳統水下航行體，如潛艇或無人水下航行器等相比，潛射導彈出水運動速度快、彈道傾角大，導致空化數較小、空化現象嚴重，空化導致的導彈水動力特性改變較為明顯。同時，由于導彈上升過程中靜水壓變化劇烈，空化流場的非定常性較為明顯。因此，對潛射導彈出水過程的空化流場進行計算和仿真在潛射導彈的研制過程中具有重要意義。

目前，國內外對于潛射導彈乃至航行體出水過程的空化流場數值計算主要采用計算流體力學方法，發展出了基于流體體積函數、Mixture等多種多相流模型的數值仿真方法[1-4]。……