尾空泡對水下航行體流體阻尼力影響數值計算分析*

尤天慶，王占瑩，權曉波，鮑文春，肖　魯，程少華

(北京宇航系統工程研究所， 北京　100076)

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尾空泡對水下航行體流體阻尼力影響數值計算分析*

尤天慶，王占瑩，權曉波，鮑文春，肖魯，程少華

(北京宇航系統工程研究所， 北京100076)

針對航行體尾空泡對流體阻尼力影響的問題，結合動坐標系技術和空泡多相流數值模擬方法，通過求解雷諾平均的納維-斯托克斯方程組，進行阻尼力計算研究。試驗數據對比結果表明，該方法具有較好的精度。數值計算研究表明，尾空泡會削弱航行體尾部壓力的不對稱性，使航行體尾部流體阻尼力減小。當尾空泡增加到一定尺寸時，流體阻尼力減小的幅度逐漸趨緩，同時尾空泡也改變了流體阻尼力隨攻角的變化趨勢。研究充分表明了航行體流體力設計中考慮尾空泡影響的必要性。

尾空泡；流體阻尼力；計算流體動力學；水下航行體

航行體在水下發射過程中，如采用氣體彈射，在一定的尾部外形下，彈射氣體會附著在尾部形成尾空泡[1]。除此之外，采用火箭發動機為推進動力的水下航行體，火箭發動機排出的氣體同樣會在航行體尾部形成尾空泡。空泡的存在會對航行體表面的流場也造成不同程度的干擾[2-3]，直接影響到航行體的受力和運動。

目前針對尾空泡的研究主要是對空泡形態和壓力的預示及其對航行體軸向運動的影響[4-5]。尾空泡氣水界面效應改變航行體尾部流場結構，不僅影響軸向受力而且還會對法向力產生影響，進而影響俯仰運動。……