回轉(zhuǎn)體高速入水彈道模型研究

焦偉鵬，黃振貴，陳志華，劉想炎，王浩，周可

（南京理工大學(xué) 瞬態(tài)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210094）

入水問(wèn)題是流體力學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，在自然學(xué)科和工程技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用前景，其中回轉(zhuǎn)體高速入水是近幾年的聚焦熱點(diǎn)。回轉(zhuǎn)體在高速入水過(guò)程中，涉及到入水沖擊、超空泡流動(dòng)和流固耦合等物理現(xiàn)象，這使得回轉(zhuǎn)體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡和姿態(tài)難以預(yù)測(cè)，空泡形態(tài)多變。因此，需要建立回轉(zhuǎn)體高速入水的彈道預(yù)測(cè)模型，為分析回轉(zhuǎn)體在高速入水過(guò)程中的空泡和彈道特性提供一種有效方法。

超空泡是回轉(zhuǎn)體高速入水系統(tǒng)的重要組成部分。Logvinovich等和Basharoua等基于勢(shì)流理論和試驗(yàn)結(jié)果提出了空泡截面獨(dú)立擴(kuò)張?jiān)恚摾碚摲从沉思?xì)長(zhǎng)體超空泡流動(dòng)的本質(zhì)與主要特征，能夠同時(shí)適用于定常和非定常超空泡流，為空泡流研究提供了一種簡(jiǎn)單的研究方法。基于空泡截面獨(dú)立擴(kuò)張?jiān)恚琒avchenko等展開(kāi)了大量超空泡流動(dòng)的試驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析，不僅得到了描述超空泡流動(dòng)主要特征參數(shù)的理論公式和半經(jīng)驗(yàn)公式，還驗(yàn)證了該理論的正確性和有效性。Guo等基于Rayleigh-Besan問(wèn)題的理論解析和試驗(yàn)研究，建立了回轉(zhuǎn)體高速入水的空泡形態(tài)計(jì)算半經(jīng)驗(yàn)公式，該公式能夠有效地適用于定常和非定常回轉(zhuǎn)體高速入水。孟慶昌等通過(guò)數(shù)值模擬研究了3種不同頭型射彈的高速垂直入水空泡特性，對(duì)比了弗勞德數(shù)與空泡面閉合無(wú)量綱時(shí)間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)亞聲速射彈的空泡面閉合無(wú)量綱時(shí)間基本保持不變。……