跨介质航行器入水过程数值仿真.docx

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2024-10-07 发布于山西
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第32卷第3期水下无人系统学报Vol.32No.3

2024年6月JOURNALOFUNMANNEDUNDERSEASYSTEMSJun.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

刘平安1,高宏涛2,杨彦熙1,黄曦3,高崧4,嵇振涛4

(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

NumericalSimulationofWaterEntryProcessofTrans-MediumVehicles

LIUPingan1,GAOHongtao2,YANGYanxi1,HUANGXi3,GAOSong4,JIZhentao4

(1.CollegeofAerospaceandCivilEngineering,HarbinEngineeingUniversity,Harbin150001,China;2.JinchengNanjingEngineeringInstituteofArcraftSystem,AviationIndustryCorporationofChina,Nanjing211100,China;3.Xi’anAerospacePropulsionInstitute,ChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporationsixthResearchInstitute,Xi’an710100,China;4.Hua’anIndustryGroupCo.,LTD.,ChinaNorthIndustriesGroupCorporationLimited,Qiqihaer161046,China)

Abstract:Thetrans-mediumwaterentryprocessofvehiclesisoftenaccompaniedbymultiphaseflow,cavitation,phasechange,andturbulenceinstability,whichnotonlyheightenthecomplexityofthe