潜射导弹出筒过程流场与运动特性分析

摘要

潜射导弹是国家威慑力量的重要组成，其出筒过程作为发射的初始关键阶段，存在高压气体对弹底的巨大冲击以及气体和水之间强烈的相互作用等复杂流体动力学问题，具有重要的研究意义。基于压力基下的三维非定常可压缩数值模拟方法，采用VOF多相流模型和重叠网格技术，分别对楔形体入水过程的加速度变化和不同工况下潜射导弹出筒过程中流场变化和弹体运动特性开展了研究。通过对楔形体入水过程的模拟验证了网格的无关性与本文计算方法的有效性。对潜射导弹出筒过程的模拟结果表明：筒底压力越大，出筒速度越快，所受轴向力越大，速度衰减更为迅速，且弹体横向位移越大，所受横向载荷越高；来流导致了迎流面气体减少，背流面气体增多，两侧流场的不对称形成了侧向力和绕质心的旋转力矩，弹体因此向来流方向偏转；来流速度越大弹体横向加速度越大，弹体越容易偏移。本文研究结果可以为潜射导弹出筒过程的弹道设计提供理论及技术支撑。

关键词

潜射导弹 / 出筒 / 可压缩 / VOF多相流 / 重叠网格 / 模拟仿真