发射速度和发射角度对射弹高速入水流动的影响

钱铖铖，余春华，穆 青，易文俊，管 军

(1.南京理工大学 理学院， 南京 210094;2.南京理工大学 瞬态物理国家重点实验室， 南京 210094)

射弹在入水阶段中，主要受力为周围流体介质对弹体施加的作用力系和弹体本身的惯性力系的合力，在弹体入水速度极高的情况下，水受到极高的作用力向周围运动形成一个空泡，同时水对弹体的反作用力会导致弹体的运动速度衰减及弹道方向的偏移，比如忽扑、弹跳等现象[1]。在水温基本不变的情况下，流体动力压力下降产生的空泡从出现到消失的全过程称为空化现象。空化流动会在流体界面上出现较大密度比和较高梯度，这给数值求解这类问题带来了很大的困难[2]。

早在1969年，Logvinovich通过大量的理论和实验研究，在势流理论的基础上提出了空泡截面独立膨胀原理，对弹体入水后产生的空泡及其发展过程进行了描述，同时这也提供了足够的理论用来分析空泡的壁面运动。Yves-Marie[3]基于Wagner theory发展了数值求解三维物体入水的理论方法，通过与实验结果对比，数值求解得到的结果具有良好的置信度。Savchenko[4]等以50～150 m/s的速度在重力式水洞中进行了超空泡实验，研究了不同形态的航行体产生的空泡特性。Sun等[5]采用具有完全非线性边界条件的不可压缩速度势理论，对多种不同斜角锥体的倾斜入水进行了仿真。胡青青等[6-7]对不同头型的钝体以不同初始速度在垂直状态和小倾斜角度下入水的超空泡流动特性进行了实验以及数值模拟研究。……