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《跨聲速超空泡射彈的彈道特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）題目：跨聲速超空泡射彈的彈道特性研究作者：黃闖學(xué)科專業(yè)：兵器科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：黨建軍教授2017年11月Title:ResearchofTrajectoryCharacteristicsofSupersonic-SupercavitatingProjectilesByHuangChuangUndertheSupervisionofProfessorDangJian-junADissertationSubmittedtoNorthwesternPolytechnicalU
2、niversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofArmamentScienceandTechnologyXi’anP.R.ChinaNovember2017摘要摘要超空泡減阻是水下航行器減阻模式的一次革命性創(chuàng)新，借助全新的流動模式和設(shè)計理念，航行器幾乎完全被超空泡包裹，可獲得顯著的減阻效果，航行速度得以大幅提升，甚至可超越水中聲速?；诔张轀p阻技術(shù)的射彈是一種由機/艦載火炮發(fā)射的武器系統(tǒng)，可快速攔截魚雷、擊毀水雷、破除水下
3、障礙和獵殺蛙人，用于水面艦的近程防御效果顯著。超空泡射彈具有發(fā)射迅捷、性價比高、殺傷力強等特點，可針對近水面威脅實現(xiàn)跨介質(zhì)精確打擊，應(yīng)用前景廣闊。然而，由于涉及跨介質(zhì)和跨聲速問題，超空泡射彈在不同航行階段的受力機理、穩(wěn)定機制和運動規(guī)律存在極大的差異，給理論研究帶來了挑戰(zhàn)。在明確各航行階段的力學(xué)和運動學(xué)問題的基礎(chǔ)上，開展超空泡射彈的彈道特性研究，進一步完善相關(guān)的理論體系，對于該武器系統(tǒng)的工程應(yīng)用意義重大。本文綜合運用數(shù)值模擬、理論分析和試驗研究的方法，研究了跨聲速超空泡射彈在全彈道運動過程中的流場數(shù)值模擬方法、
4、流體動力特性、動力學(xué)模型及仿真技術(shù)，根據(jù)動力學(xué)模型的彈道仿真計算、基于商用CFD軟件的流場-運動耦合模擬和對于全尺寸模型的試驗測試得到的結(jié)果具有良好的一致性。主要研究工作及創(chuàng)新點如下：（1）建立了水下跨聲速超空化流動的數(shù)值模型。基于運動參考系方法，采用Tait方程描述液體可壓縮性，建立了射彈在水下跨越聲速航行過程中的超空化流動數(shù)值模型，采用經(jīng)典文獻結(jié)果考核了所建模型的可行性。研究了液體壓縮性、水中馬赫數(shù)等因素對超空化流動的影響規(guī)律，得到了在射彈跨聲速航行過程中的空泡外形預(yù)報方法。（2）提出了超空泡射彈在水下彈
5、道的全量流體動力特性解算方法。采用移動計算域技術(shù)，對超空泡射彈的穩(wěn)態(tài)變攻角、定速旋轉(zhuǎn)和高頻振動工況開展超空化流動數(shù)值模擬，完成了對位置力、阻尼力和慣性力特性的解算，得到了適用于水下彈道計算的流體動力特性描述方法。（3）揭示了超空泡射彈水下彈道所固有的振蕩穩(wěn)定特性。考慮“空泡延遲”效應(yīng)，建立了超空泡射彈在水下彈道的動力學(xué)模型?；趧恿W(xué)模型的仿真計算結(jié)果與流場-運動耦合數(shù)值模擬結(jié)果一致，表明超空泡射彈的水下運動是動態(tài)振蕩的，振蕩運動具有固定的幅值和波長。（4）研究了超空泡射彈在空中彈道的流體動力特性、動力學(xué)模型
6、和運動特性，仿真計算結(jié)果表明射彈在空中彈道的運動參數(shù)隨航程的增加具有振蕩收斂特性。以空中彈道末端狀態(tài)作為初始條件，研究了超空泡射彈在入水彈道的流體動力、動力學(xué)模型和運動特性，仿真計算結(jié)果表明入水初始攻角較大時，超空泡射彈的攻角和俯仰角速度在入水過程中會發(fā)生顯著地變化。I（5）將上述超空泡射彈在空中、入水和水下彈道的動力學(xué)模型在時間和空間上進行銜接，形成了全彈道仿真技術(shù)，仿真計算結(jié)果與全尺寸模型的平射彈道試驗結(jié)果具有良好的一致性。本文研究成果可作為跨聲速超空泡射彈的彈道預(yù)報、外形優(yōu)化設(shè)計和工程應(yīng)用的理論依據(jù)。關(guān)
7、鍵詞：超空泡射彈；跨聲速超空化流動；數(shù)值模擬；入水彈道；全彈道仿真；彈道特性；動態(tài)振蕩運動本研究得到國家自然科學(xué)基金（編號：No.51579209,51679202,51409215）資助。IIAbstractAbstractThesupercavitationtechnologyprovidesanalternativetoreducethefrictionalresistanceofunderwatervehicleandalmostalltheskullofthevehiclesisenvelopedi
8、nsupercavities.Therefore,itssailingdragislargelyreduced.Consequently,ahighspeedisachievedandmayexceedtheunderwatersonicspeed.Thesupercavitatingprojectilesaredesignedusingthisefficientdragreductiontechn
