水深对机枪密封式膛口流场影响的数值分析

张欣尉，余永刚

（南京理工大学 能源与动力工程学院，南京210094）

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枪炮水下发射时，水的密度约为空气密度的800 倍，为保证发射安全性和威力，Stace 等[1]提出了水下密封式发射，即在膛口加装密封装置，当弹前空气压力达到某一数值时密封装置打开，随后弹丸运动出膛。密封式发射时，膛口周围水介质将对弹丸运动和燃气射流的扩展产生较大影响，针对水深变化对密封式发射膛口流场影响的研究对于水下枪炮的研究具有一定理论意义和工程价值。

膛口流场对弹丸运动以及周围环境均具有重要的影响作用，对于枪炮在空气中发射所形成的膛口流场，国内外专家学者开展了大量研究工作。Klingenberg 等[2]对7.62 mm 步枪膛口焰及温度进行了测量。Jiang 等[3]针对马赫数为3.0 的高速射弹的膛口流场进行了数值模拟，捕捉并详细分析了其波系特征。吴伟等[4]基于无网格算法再现了膛口流场中膛口初始冲击波、膛口冲击波、欠膨胀射流波系结构的动力学发展过程。Zhang 等[5]和Florio[6]分别从实验和数值模拟方面研究了炮口制退器结构对膛口流场的影响。水下密封式膛口流场还涉及到高温高压燃气射流水中扩展，而对于高温高压燃气射流的研究已经十分丰富。Xu 等[7]基于volume of fluid（VOF）多相流模型对水下火箭喷管高速燃气射流进行了数值模拟。莽珊珊等[8]对充液室边界形状对圆形射流扩展的影响进行了实验和数值研究。唐云龙等[9]采用VOF 模型对水下高速欠膨胀燃气射流的结构及推力特征进行了研究。……