火箭橇水刹车高速入水冲击数值模拟
超空泡射弹高速倾斜入水的空化流动数值模拟
SST k － ω 湍流模型，结合动网格技术，对超空泡射弹高速倾斜入水过程进行了数值模拟研究，分析了不同入水角度
下弹体空泡形态发展规律、弹道特性及流体动力特性的变化规律。研究结果表明： 数值计算方法能够有效模拟射弹
பைடு நூலகம்
入水过程中空泡形态变化过程，随着入水角度增大，空泡右边液面抬升减小，左边的液面抬升增大； 入水角度对射弹
Oblique Entrying into Water［J］． Journal of Ordnance Equipment Engineering，2019，40（ 7） ： 99 － 104．
中图分类号： O351． 2
文献标识码： A
文章编号： 2096 － 2304（ 2019） 07 － 0099 － 06
收稿日期： 2018 － 12 － 10； 修回日期： 2019 － 01 － 25 基金项目： 国家自然科学基金项目（ 11472136） ； 国家自然科学基金青年基金项目（ 11402116） ； 中央高校基本科研业务费
专项资金资助项目（ 30910612203） ； 国家重点实验室基金项目（ 61426040402） 作者简介： 秦杨（ 1993—） ，男，硕士，主要从事水中兵器研究，E-mail： 54243891@ qq． com。 通讯作者： 易文俊（ 1970—） ，男，博士，教授，主要从事弹箭飞行控制研究。
第 40 卷 第 7 期
兵器装备工程学报
2019 年 7 月
【装备理论与装备技术】
doi： 10． 11809 / bqzbgcxb2019． 07． 020
超空泡射弹高速倾斜入水的空化流动数值模拟
秦 杨，易文俊，管 军
（ 南京理工大学 瞬态物理国家重点实验室，南京 210094）
高能固体发动机火箭橇试验及数值模拟_王宇
火箭发动机进行的火箭橇试验较少， 陈广南
进行
［4 ］ 了 160 mm 小尺寸模拟发动机火箭橇试验； 李广武
进行了 150 mm 高能发动机火箭橇试验， 初步测试了 发动机的冲击起爆阀值等参数， 其他鲜有公开报道。 本文通过火箭橇试验， 对 480 mm × 640 mm 高能 发动机进行了冲击安全性测试， 分析了冲击反应规律， 并结合数值计算对冲击起爆过程进行了仿真研究 ， 进 而对高能发动机冲击安全性进行评价 。
1209 ； 修回日期： 20131218 。 收稿日期： 2013mail： billwang2002@ 163． com 作者简介： 王宇（ 1983 —） ， 男， 博士， 主要从事固体火箭发动机设计与研究 。E-
— 873 —
2014 年 12 月
固体火箭技术
第 37 卷
1
1． 1
火箭橇试验
表1 Table 1 火箭橇试验结果
火箭橇试验装置如图 1 所示， 被试发动机通过爆 ， 炸螺栓固定在火箭橇体的头部 火箭橇体通过助推火 箭提供动力在轨道上滑行。 试验过程如图 2 所示， 火 箭橇通过平面轨道加速至指定速度接近轨道下降段 后， 爆炸螺栓工作， 使被试发动机与火箭橇体分离， 被 试发动机带着平衡舱水平飞向靶板， 火箭橇体沿轨道 下降段下落至地面。
Ｒesults of rocket sled experiment 试验结果
撞击速度 / （ m / s） 设计值 140 220 160 200 180 实测值 137 221 165 194 179
图1 Fig． 1
火箭橇试验装置 Device of rocket sled
推进剂无反应， 仅壳体损坏 爆炸， 无残药 推进剂无反应， 壳体损坏， 推进剂有损伤 0． 2 kg 残药 爆炸， 46 kg 残药 燃烧，
水下管汇入水冲击数值模拟研究
海洋工程DOI ：10.3969/j.issn.1001-2206.2024.01.004水下管汇入水冲击数值模拟研究曹先凡1，2，王姝媛3，王琮1，2，张爱霞1，姚志广1，21.中国石油集团海洋工程有限公司，天津3004512.中国石油天然气集团海洋工程重点实验室，天津3004513.中国石油天然气销售公司，北京100007摘要：基于ABAQUS 软件，采用耦合欧拉-拉格朗日算法（CEL）对水下管汇入水工况中框架响应进行数值模拟。
根据管汇框架入水受力特点，选取其局部结构（工字梁）建立入水数值模型，其中工字梁采用壳单元模拟，海水区域采用欧拉网格离散，为模拟管汇质量的影响，采用等效密度方式修正工字梁质量。
模拟了工字梁入水过程，计算了关键部位速度和应力时间历程，给出了不同时间点的应力场，讨论了初始速度对最大Mises 应力的影响，为管汇框架入水强度分析奠定了基础。
关键词：管汇框架；数值模拟；耦合欧拉-拉格朗日算法（CEL）；Mises 应力；ABAQUS 软件Numerical simulation on water impact of manifoldCAO Xianfan 1,2,WANG Shuyuan 3,WANG Cong 1,2,ZHANG Aixia 1,YAO Zhiguang 1,2PC Offshore Engineering Company Limited,Tianjin 300451,ChinaPC Key Laboratory of Offshore Engineering,Tianjin 300451,China3.Petrochina Natural Gas Marketing Company,Beijing 100007,ChinaAbstract：Based on ABAQUS software,this paper adopts the coupled Eulerian-Lagrangian (CEL)analysis to simulate the impact of the manifold framework into water.According to the characteristics of the manifold framework bearing external force during impact,its local structure (I-beam)is selected to build the numerical simulation model.The I-beam is simulated by a shell element,and the seawater area is discretized by the Eulerian grid.To simulate the influence of manifold mass,the paper utilizes the equivalent density method to modify the I-beam mass.The numerical model simulates the water entry process of the I-beam and calculates the velocity and stress time history of the key part.It gives the stress fields at different time points and discusses the influence of the initial velocity on the maximum Mises stress.This study lays a foundation for the analysis of the impact strength of the manifold framework.Keywords：manifold framework;numerical simulation;coupled Eulerian-Lagrangian (CEL);Mises stress;ABAQUS水下管汇是海洋工程的重要组成部分，其安装下放时固定于框架之上，入水阶段受到海水的冲击，框架强度安全是保证其顺利就位的关键因素。
柱体高速入水冲击载荷与空泡特性
泡发 展规律 ． 得 到了速度对人水 冲击载荷与空泡特性的影响规律。
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降 使 得 南 岸 滑坡 引起 部 分 桥墩 位 移 过 大 ， 有 逐 渐 扩 大 的趋 且 势， 当地 政 府 决 定 对 危 桥 予 以 拆 除 。 为 了 对 桥 西 侧 ３ ｍ 处 ５ 通 讯 电 话 线 及 桥 下 自来 水 管 道 实 施 重 点 保 护 并 尽 快 恢 复 通
广 东肇 庆关公 像 被 成 功爆 破 拆 除
功 ， 破 效 果 十 分 理 想 ， 像 倾 倒 在 前 面 的 空 地 上 ， 周 围 的 爆 铜 对
环境 和树 林 没 有 造 成 破 坏 ， 于 场 地 的 重 新 规 划 和 建 设 ， 利 赢
１ 根 钢 筋 立 柱 和 ３ ｍｍ 剪力 墙 支 撑 。整 个 铜 像 由槽 钢 从 脚 ３ ０
５ ０ 。负 一 层 有 ９根 ４ ｍｍ×４ ｍｍ 钢 筋 立 柱 ； 层 有 ２ ０ ｍ ０ ０ 一 ２ 根 ４ ｍｉ ｘ ４ ｒｍ 的钢 筋 立 柱 和 ３ ｍｍ 剪 力 墙 支 撑 ； 层 有 ０ ｎ ａ ０ ０ 二
应 ， 虫 多 ， 气 转 冷 等 困 难 。爆 破 拆 除 施 工 难 度 很 大 。 蚊 天
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返回舱入水冲击数值建模与响应分析
冲击现象 的研究 也越来越受 到人们 的重视。Ｖ ｎ ｏ Ｋ ｒ ａ 被认为是最早对入水冲击现象进行理论 ａ ｎ ｍ 研究 的，他引入 了附加质 量的概念 ，推导出入水
收稿 日期 ：２ ０ － ６ １ ；修订 日期 ：２ ０ － ０ ２ ０７０ －２ ０ ７ １— ３
维普资讯
相吻合 ，证实 了仿真计算 的可行性 。 关键词 ：返 回舱 ；入水冲击 ；仿真 中图分类号 ：Ｖ １ ３ ４ ；０ ４；０ ５ ３ 文献标识码 ：Ａ
Ｔｈ ｍｅ ｉａ ｏ ｅｉ ｇ ａ ｄ Ｒｅ ｐ ｎ ｅＡｎ ｌｓｓｏ ｅ Ｎｕ ｒｃ ｌＭ ｄ ｌ ｎ ｓ ｏ ｓ ａｙ ｉ ｆ ｎ
返 回舱 入 水 冲 击数 值 建 模 与 响应 分 析
温 坤 ，李 书
（ 北京航空航天大学 航空科学与工程学院 ，北京 １０ ８ ） ０ ０ ３
摘
要 ：用仿真方法对返 回舱入水 冲击 问题进行 了研究 ，建立三 维有 限元 模 型。分别对 返 回舱 以不 同速 度 、
不 同质量入水 的情况进行 了计算 ，通过对计算结果的分析发 现 ，冲击压力 曲线能较好 地和文献 中的试 验 曲线
Ａ ｒｎｕｉ ｎ ｓｏａｔｓ ｅｉｇ １０ ８ ，Ｃ ｉａ ｅ ａｔｓａｄＡ ｔ ｎｕｉ ，Ｂ ｉｎ ００ ３ ｈｎ ） ｏ ｃ ｒ ｃ ｊ
Ａｂ ｔ ａｃ ：Ａ ｔ ｄ ｎ ｗａ ｅ ｍｐ ｃ ｆｒｃ ｖ ｒ ｄ ｌ ｓｃ ｒｉｄ ｏ ｔｂ ａ ｓ ｏ ｉ ｌｔｏ ｔ ・ ｓｒ ｔ ｓｕ ｙ ｏ ｔｒｉ ａ ｔｏ ｅ ｏ ｅｙ ｍｏ ｕ ｅ ｗａ ａ ｒｅ ｕ ｙ ｍｅ ｎ ｆａ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｍｅ ｈ
２ ０
第２ ７卷
来 ，随着数值计算 的发展 ，边界元法和有限元法 也被用来研究 冲击问题。卢炽华 和何友声 通 ’ 过理论和试验两方面研究 了二维 弹性楔形结构 的 入水 冲击 问题 。 肖熙 和 陈震 对 平底 结构 的入
高速双轨橇车水刹车强度校核
收稿日期：２０１８－１２－２０；修回日期：２０１９－０１－２５ 基金项目：陆军装备部研究项目（１７０００１０１２９） 作者简介：肖军（１９８０—），男 ，硕士，高级工程师，主要从事火箭橇试验研究，Ｅｍａｉｌ：５０３１０６４４＠ｑｑ．ｃｏｍ。
肖 军，等：高速双轨橇车水刹车强度校核
１７
选取 Ｘ＝０．０７７ｍ、Ｘ＝０．６ｍ、Ｘ＝０．９ｍ、管道拐弯处某
平面、Ｙ＝０．７ｍ共 ５个平面与内管壁相交，在相交线上取若
干点进行压力监测，共 ３８个点，如图 ２所示。
２ 仿真计算
图 １ 水刹车装置外形结构三维图
取半模进行计算，并对计算模型进行了简化和局部处理 （图 ２）：
１）去掉三角形加强筋； ２）将部分孔封闭。
通过求解雷诺平均 Ｎ－Ｓ方程来模拟水刹车内流场和外 流场特征，数值模拟方法为有限体积法，全六面体非结构网 格（如图 ３所示），压力与速度耦合求解算法为 ＰＩＳＯ，湍流模 型采用 ＲｅｙｎｏｌｄｓＳｔｒｅｓｓ（７ｅｑｎ）结合壁函数进行处理，自由液 面方程求解采用自由液面捕捉法的 ＶＯＦ方法 。 ［７－１０］
管壁压力，校核水刹车强度，确保火箭橇动态试验安全。
１ 管壁压力计算
水刹车入口为 三 角 形，出 口 为 梯 形，外 形 结 构 三 维 图 如 图 １。三角形入口的角度取 ＝３０°，入口高度 Ｈ＝２４０ｍｍ， 入口提升角 Ф＝３０°，水流偏转角度 ζ＝９０°，入口处圆弧面半 径 Ｒ＝８００ｍｍ，水刹车整体长度应 Ｌ＝１．６ｍ。水刹车入水阻 力由实体水阻力与水动能水阻力构成。
摘要：应用 ＦＬＵＥＮＴ软件，对 ４种工况下水刹车管道压力进行了仿真计算，并应用 Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件，对水刹结果表明：水刹车装置最大受力状态下结构强度满足使用要求。
211018414_入水角度对球体高速入水空泡特性影响研究
第20卷第3期装备环境工程2023年3月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING·1·武器装备入水角度对球体高速入水空泡特性影响研究李利剑1，张敏弟1，王占莹2，黄彪1，刘思华1，谭镇坤1（1.北京理工大学 机械与车辆学院，北京 100081；2.北京宇航系统工程研究所，北京100076）摘要：目的针对球体高速入水过程中空泡的演化过程及运动特性展开研究，为弹体入水或空投鱼雷入水提供理论参考。
方法基于试验与数值模拟，主要讨论入水角度对球体高速入水过程中空泡生成、闭合、溃灭以及运动特性。
结果在球体入水过程中，根据入水空泡的形态特征，可以将入水过程分为入水冲击、空泡形成、空泡闭合和空泡溃灭4个阶段。
在入水冲击阶段，球体头部承受的压力最大，且随着入水角度的减小，冲击阶段球体头部压力逐渐减小。
在空泡闭合后，空泡的截面面积随着入水角度的增大而减小。
在溃灭阶段，由于空泡溃灭夹断，会产生回射流，回射流的强度随着入水角度的减小而减小。
在球体入水角度为30°时，溃灭夹断不会产生回射流。
此外，球体以不同角度入水时，球体在水下的运动轨迹会发生不同程度的偏离，偏离程度随着入水角度的增大而减小，垂直入水时几乎未发生偏离。
结论入水角度对球体高速入水过程中空泡的演化过程及运动特性有较大影响，入水角度越小，球体入水后空泡截面积越大，总流动阻力系数C d越大，且球体运动轨迹偏离越严重。
关键词：入水空泡；球体；入水角度；高速入水；运动特性；入水冲击中图分类号：TJ6 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)03-0001-14DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.03.001Effects of Water Entry Angle on Cavity Characteristics of High-speed Sphere LI Li-jian1, ZHANG Min-di1, WANG Zhan-ying2, HUANG Biao1, LIU Si-hua1, TAN Zhen-kun1(1. School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;2. Beijing Institute of Astronautical System Engineering, Beijing 100076, China)ABSTRACT: The work aims to study the evolution and motion characteristics of cavity during the high-speed water entry process of the sphere to provide theoretical reference for projectile entering water or dropping torpedo into water. Based on the experimental and numerical simulation, the formation, closure, collapse of cavity and motion characteristics of sphere during the water entry process of sphere were discussed. The results showed that according to the morphological characteristics of the cav-ity, there were four stages of cavity developing process, namely water-entry impact, cavity formation, cavity closure and cavity collapse. During water entry impact, the pressure at the spherical head was the maximum. With the decrease of the water entry收稿日期：2022–05–27；修订日期：2022–07–20Received：2022-05-27；Revised：2022-07-20基金项目：国家自然科学基金（51979003）Fund：The National Natural Science Foundation of China (51979003)作者简介：李利剑（1997—），男，硕士研究生。
发电脉冲水火箭推进拖曳效果为结果的数值模拟
发电脉冲水火箭推进拖曳效果为结果的数值模拟引言随着航天技术的日益发展，航天器的推进系统也得到了不断改进和创新。
发电脉冲水火箭是一种新型推进系统，其独特的工作原理和潜在的应用前景引起了人们的广泛关注。
本文将针对发电脉冲水火箭的推进效果进行数值模拟研究，并重点研究其拖曳效果对推进系统的影响。
1. 研究背景发电脉冲水火箭是一种利用电能来产生射流推进力的航天器推进系统。
其核心组件是电极和电解液，通过在电解液中施加高电压脉冲来产生离子，从而形成射流推进力。
由于其操作简单、能源环保、推进效率高等优点，发电脉冲水火箭具有广泛的应用潜力。
2. 数值模拟方法为了研究发电脉冲水火箭的推进效果，我们采用数值模拟方法来模拟该系统的工作原理。
首先，我们需建立数学模型描述电解液中离子的运动规律。
其次，基于该模型，我们利用数值方法求解离子在电场作用下的运动轨迹。
最后，通过计算离子流的推进力和拖曳效果，评估发电脉冲水火箭的推进性能。
3. 数学模型为了描述电解液中离子的运动规律，我们引入了守恒方程和动量方程。
守恒方程用于描述离子浓度分布的变化，动量方程用于描述离子在电场和流体力学作用下的运动。
4. 数值解法为了求解离子运动的轨迹，我们采用了有限差分方法和拉格朗日法。
有限差分方法用于离散空间，将连续的方程转化为离散的代数方程组。
拉格朗日法则用于离子的运动插值，将离子在电场和流场中的运动轨迹转化为一系列离散的数据点。
5. 数值实验通过对不同参数的数值实验，我们研究了发电脉冲水火箭的推进效果。
首先，我们分析了离子浓度和电场强度对推进力的影响。
结果表明，提高离子浓度和电场强度可以增加推进力。
其次，我们研究了拖曳效果对推进性能的影响。
结果显示，拖曳效果对推进性能具有显著影响，需要在设计中进行合理的考虑。
6. 结果与讨论根据数值模拟结果，我们得到了发电脉冲水火箭的推进效果和拖曳效果。
推进效果的优劣主要取决于离子浓度和电场强度；拖曳效果的大小取决于离子的质量和速度分布。
高速射弹入水时空气携带量的数值模拟
为１ ２ ． ０的 圆柱体 为射 弹模 型， 分别计算 了平 头、 圆头和尖头 圆柱体射弹 以 １ ０ ０ ． ０ ｍ／ ｓ 速度入水 的超 空泡流场 。将入 水超 空泡形状的模 拟计算结果 ， 与Ｌ ｏ ｇ ｖ ｉ ｎ ｏ ｖ ｉ ｃ ｈ半 经验公式 的计 算结果进 行对 比发 现 ： 前半部 分的 空泡形状相 互吻
适用于水下超声速物体、 可压缩超空泡流动细节分
析 的物 理模 型和 数值 分析 方法 。曹 伟 等［ ６ ］ 通 过高 速 射 弹实 验研 究 了 自然 超 空 泡 的形 态 特 性 和 发 展 规 律， 证实 了 自然 超空 泡 的直 径 和 长 度都 随 空化 数 的 增 大而 呈指 数规 律减 小 。王海 斌等 ＿ ７ ］ 在水 洞 中开展
大学 激 波研 究 中心 进 行 了水 下超 空 泡 射 弹 实 验 ， 可 视 化观 察分 析 了球 体和 细长 体 以 １ ． ５ ～２ ． ０ ｋ ｍ／ ｓ的
了水下 航行 体通 气超 空泡 的实 验研究 ， 结果 表 明 ： 当
来 流速 度不 变时 ， 超 空 泡 的 长 度 随通 气 率 的 增加 而
合， 但后部 空泡形状尺 寸大于半经验公式的计算结果 ， 这可能是 因为入 水空泡会 夹带空 气进入 的缘故 。另外对 ３种
头型射 弹的超空泡的相 图作 了对 比分析 ， 研究发现 ： 尖头射弹产生 的超 空泡 中夹杂的空 气量 最 多， 而平头射 弹次之 ， 圆头射 弹最少 ； 圆头射 弹产生的超空泡 中夹杂的 空气体积 分数最 大 ， 而尖 头射 弹 次之 ， 平 头射弹 最小。针对 圆头 圆 柱体射 弹 ， 还计算 了 ５ ０ ０ ． Ｏ 、 ９ ０ ０ ． ０ ｍ／ ｓ 和 １ ５ ０ ０ ． ０ ｍ／ ｓ 入水速度 下的超 空泡流场 ， 并进行 了相关对比分析 。
地效翼船水橇的外形设计及水动力特性的数值模拟
地效翼船水橇的外形设计及水动力特性的数值模拟
陈燕君;吴榕;梁峰;宋歌
【期刊名称】《航空工程进展》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】地效翼船的发展过程中，必须解决一大技术性难题：起飞过程中升阻比
较小，使得船身无法快速抬离水面。
基于以上问题，根据船身理论、机翼设计理论和冯·卡门入水冲击理论等，设计一种应用于地效翼船的水橇，利用CATIA对水橇进行三维建模，并使用FLUENT 软件对该水橇进行水动力特性的数值模拟。
结果
表明：水橇的升力系数和阻力系数随着攻角的增大而增大，其升阻比呈抛物线趋势，在攻角为5°左右到达最大值；相对其他来流速度，水橇在来流速度2m/s时的升
力系数、阻力系数和升阻比更大。
【总页数】6页(P296-301)
【作者】陈燕君;吴榕;梁峰;宋歌
【作者单位】厦门大学物理与机电工程学院，厦门 361005;厦门大学物理与机电
工程学院，厦门 361005;厦门大学物理与机电工程学院，厦门 361005;厦门大学
物理与机电工程学院，厦门 361005
【正文语种】中文
【中图分类】V271.5
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1.水橇在地效翼船上的应用前景及设计思想 [J], 谭大力;董祖舜
2.空泡对地效翼船支柱式水橇性能的影响 [J], 高霄鹏;董祖舜;朱建良
3.三维流场下地效翼船巡航状态非线性κ-ε湍流气动的数值模拟 [J], 洪亮;徐秉汉;洪方文;张志荣;许晟
4.翼身融合水下滑翔机外形设计与水动力特性分析 [J], 孙春亚;宋保维;王鹏
5.某地效翼船气动特性数值模拟及流场显示 [J], 郑惠文;张召明;
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细长前锥段超空泡航行器高速入水的载荷数值模拟
细长前锥段超空泡航行器高速入水的载荷数值模拟
卢丙举;朱珠
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2017(039)008
【摘要】以具有细长前锥段的超空泡航行器为计算对象,利用动网格技术进行数值模拟,获得高速入水过程中的冲击过载,分析不同入水速度、通气与否时入水冲击过载的变化规律.研究表明通气可以有效地降低轴向过载,但对于法向过载,降载若使用通气方法,还须考虑空化器直径.
【总页数】5页(P119-123)
【作者】卢丙举;朱珠
【作者单位】中国船舶重工集团公司第七一三研究所,河南郑州 450015;中国船舶重工集团公司第七一三研究所,河南郑州 450015
【正文语种】中文
【中图分类】TJ630
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1.超空泡航行器20°角倾斜入水冲击载荷特性试验研究 [J], 陈诚;袁绪龙;党建军;徐强
2.伴随超空泡产生的高速细长体入水实验研究 [J], 施红辉;周浩磊;吴岩;贾会霞;张晓萍;周素云;章利特;董若凌;王超
3.超空泡射弹高速倾斜入水的空化流动数值模拟 [J], 秦杨;易文俊;管军
4.超空泡射弹高速倾斜入水的空化流动数值模拟 [J], 秦杨; 易文俊; 管军
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火箭橇水刹车高速入水冲击数值模拟
火箭橇水刹车高速入水冲击数值模拟
王健;赵庆彬;陶钢;吴军基
【期刊名称】《爆炸与冲击》
【年(卷),期】2010(030)006
【摘要】针对目前对火箭橇水刹车高速撞水研究的不足,采用流固耦合方法进行了数值研究,得到了超空泡、水隆起、溅水、水压力等水形态,获得了水刹车的速度、加速度和阻力系数随时间的变化曲线.研究表明:水刹车刀片和侧板头部形成的超空泡对水阻力影响最大、水隆起影响次之、溅水则基本无影响,水刹车阶梯式入水结构可以有效降低入水冲击力峰值.所采用的方法为火箭橇水刹车设计提供了依据,可为其他相关物体高速入水问题研究提供参考.
【总页数】5页(P628-632)
【作者】王健;赵庆彬;陶钢;吴军基
【作者单位】南京理工大学动力工程学院,江苏,南京,210094;南京理工大学动力工程学院,江苏,南京,210094;南京理工大学动力工程学院,江苏,南京,210094;南京理工大学动力工程学院,江苏,南京,210094
【正文语种】中文
【中图分类】O353.4
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1.基于冲击响应谱的高速火箭橇滑轨路谱分析 [J], 董龙雷;张静静;赵建平
2.火箭橇水刹车戽斗入水运动的阻力预测 [J], 刘军;殷之平;丁国元;刘嘉鹏
3.锥形振荡浮子入水冲击问题的数值模拟研究 [J], 李晖;何宏舟;杨绍辉;张
军;Wanan SHENG;
4.火箭橇水刹车高速冲击入水安全性分析 [J], 王健;张旭光;孔维红
5.火箭橇水刹车高速入水载荷特性数值研究 [J], 肖军;章玮玮;耿强;薛强;査钊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
火箭橇水刹车高速入水冲击数值模拟
图 ４ 水刹车入水网格模型 Ｆ ｉ ． ４Ｇ ｒ ｉ ｄ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｂ ｒ ａ ｋ ｅ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ － ｇ ｙ
除触水局部外 ， 不需要划分过细和过于规则 的 网 格 ， 但考虑到后续水刹车结 水刹车采用刚体模型 ， 构强度分析的需要 ， 因此其网格模型划分较为精细规则 。 ３． ２ 水形态结果 得到水的形态如图 ５、 ６ 所示 。 经数值计算后 ，
前介质密度 ， Ｃ为Ｇ ｒ ｕ ｎ ｅ ｉ ｓ ｅ ｎ 曲线截距 ， ｒ ｕ ｎ ｅ ｉ γ － ｐ ｃ 为流体的截止压力 ， ０ 为 Ｇ μ 为流体的动态粘度系数 ， ， 。 是 系数 为线性多项式状态方程系数 ｓ ｅ ｎ 常数 ， ｓ ｓ Ｇ ｒ ｕ ｎ ｅ ｉ ｓ ｅ ｎ ｃ ｃ １～ ３ ０～ ５ ２． ２ 数值方法验证 ］ 对文献 ［ 中的圆柱体斜入水实验按图 １ 中模型进行模拟 。 数值计算得 ８ 利用上述数值方法和参数 ， ８］ 转换为水阻力系数 －相对时间曲线 ［ 到圆柱体速度和加速度后 ，
［ ］ ５ ６ － ／ 合拉格朗日方法 （ 是行之有效的算法 。 Ａ Ｌ Ｅ Ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｉ ａ ｎ法） ｇ ｇ ］ ５ ６ － ／ 动量 、 能量守恒方程 ［ 给定 Ａ Ｌ Ｅ Ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｉ ａ ｎ 算法中流体 Ａ Ｌ Ｅ 法的控制方程由质量 、 ｇ ｇ
ｖ ｖ ｖ Ｅ Ｅ （） ｉ ｉ ｉ ρ ＝－ ρ， ， ｂ ｖ ｂ ｖ １ －ｗ ＝σ ＝σ υ ｉ ｉ ｉ－ ｉ ｉ ｉ ｉ－ ｊ， ｊ＋ ｊ ｊ＋ ρ ρ ρｗｉ ρ ρ ρｗｊ ｔ ｘ ｘ ｔ ｘ ｔ ｘ ｉ ｉ ｊ ｊ 式中 ： ｔ 为时间 ， ｖ ｗ ｖ ｕ ｕ υ 为流体动力粘性系数 ， ｉ 为物质的速度 ， ｉ＝ ｉ－ ｉ 为对流速度 ， ｉ 为 ρ 为物质的密度 ，
不同头型高速射弹垂直入水数值模拟
不同头型高速射弹垂直入水数值模拟方城林;魏英杰;王聪;夏维学【摘要】The finite volume method, VOF (volume of fluid) multiphase flow model, and dynamic grid technique were introduced in order to conduct the numerical simulation of vertical high⁃speed water entry process of axisymmetric projectiles with five different heads. The influences of the head types on the cavity shape, the projectile hodrodynamics and trajectory properties were studied. The results show that the head type has significant influences on the cavity shapes, surface closing time of cavities, resistance, depth and speed of water entry process. The radius of the cavity induced by sphere and truncated sphere projectiles is smaller than that of the projectiles with the other three head types. The surface closing time decreases in the order of flat head, sphere head, cone head and truncated cone head. The pressure on the projectiles is pretty high and the distribution of the pressure on the sphere or truncated sphere head is uneven so that high shear stress exists on these heads. The water entry velocity decreases more slowly and the depth increases more quickly as the projectile head has a better streamline. The drag coefficient decreases in the order of flat head, truncated sphere head, truncated cone head, cone head, sphere head.%为研究不同射弹头型对高速射弹垂直入水的流体动力和流场特性的影响，采用有限体积法和VOF（ volume of fluid）多相流模型，并引入动网格技术，对5种不同头型的轴对称高速射弹垂直入水过程进行了数值模拟，分析了头型对空泡形态演化过程、射弹流体动力及弹道特性的影响规律。
低亚声速火箭橇尾流场特性分析
低亚声速火箭橇尾流场特性分析房明;孙建红;王从磊;余元元;张延泰【摘要】采用三维不可压Navier-Stokes方程和Realizable k-ε 湍流模型,对低亚声速条件下火箭橇试验的流场进行数值模拟,得到了有/无护板火箭橇的流场特性,并对比分析了火箭橇尾流场与飞机尾流场.结果表明,60~90 m/s速度条件下,火箭橇受到的气动阻力约为自重的4.8%~8.6%,阻力系数约为0.65,气动升力仅为自重的0.84%~1.9%,升力系数约为-0.005,动力学分析中可以忽略气动升力的影响.不同来流速度下,尾流探测区的无量纲流向速度差值小于8%,无量纲压力差值小于0.5%.低亚声速情况下,来流速度对尾流场特性的影响可以忽略.此外,火箭橇尾流场结构与飞机尾流场结构具有较好的相似性,满足相关速度条件下的动态试验要求.%The three-dimensional (3D)flow field around a rocket sled system in low subsonic testing velocities was simulated through 3D incompressible Navier-Stokes equations and the Realizable k-ε turbulence model.The wake flow characteristics of the rocket sled with and without the extension plate were obtained at different free stream velocities.Moreover,the difference of the wake flow fields were compared and analyzed between the rocket sled and the aircraft.Results show that the dynamic drag is about 4.8% ~ 8.6% of the total weight of the rocket sled system corresponding to a drag coefficient about 0.65 for the free stream velocities in the range of 60 m/s to 90 m/s.The aerodynamic liftforce,which is negative,is merely 0.84%~1.9% of the total weight,and the lift coefficient is just-0.005,suggesting that the effect of the aerodynamic lift can be omitted in the kinetic analysis of this rocket sled system. Thedimensionless velocity difference in the detection location is less than 8%,and the dimensionless pressure difference is less than 0.5%.These differences indicate that the influence of the velocity on the wake flow field can be neglected.In addition,the wake flow fields are similar according to the comparison of the wake field between the rocket sled system and the aircraft.This similarity satisfies the requirement of the experimental test.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】5页(P897-901)【关键词】尾流;气动力;火箭橇;低亚声速流动;阻力系数【作者】房明;孙建红;王从磊;余元元;张延泰【作者单位】南京航空航天大学,江苏南京 210016;南京航空航天大学,江苏南京210016;中航工业宏光空降装备有限公司,江苏南京 210022;南京航空航天大学,江苏南京 210016;航空防护救生技术航空科技重点实验室,湖北襄阳 441003;南京航空航天大学,江苏南京 210016【正文语种】中文【中图分类】V416.8;V211.3火箭橇试验是采用小型火箭推动，火箭橇车体搭载试验件，在专用轨道上运行，获得一系列飞行状态参数的动态试验过程。
刚性球体三维入水冲击数值仿真
刚性球体三维入水冲击数值仿真
孟龙;万美慧;肖京平
【期刊名称】《中国海洋平台》
【年(卷),期】2022(37)2
【摘要】为研究球体入水冲击载荷特性,并进一步研究相似准则及各参数的影响,使用CFD方法和重叠网格技术对刚性球体入水问题进行数值仿真,分析不同比例完全相似的球形结构体在不同入水角度和入水速度等多种工况下的冲击载荷特性。
结果表明:采用控制变量法在一定参数范围内入水冲击载荷峰值与球体半径的2次方、入水速度的1.5次方和入水角度的0.6次方依次成比例;在质量和速度耦合分析中入水冲击载荷峰值与入水速度的1.5次方和质量的0.5次方的乘积近似成比例。
研究结果可为模型试验提供参考,为从模型数据计算实型数据提供计算法则。
【总页数】8页(P46-52)
【作者】孟龙;万美慧;肖京平
【作者单位】中国空气动力研究与发展中心
【正文语种】中文
【中图分类】O353.4
【相关文献】
1.刚性α/β尖拱体垂直姿态高速入水冲击理论建模与仿真
2.结构入水冲击过程三维数值模拟及实验验证
3.半疏水-半亲水球体垂直入水空泡数值仿真研究
4.子弹垂直入水冲击过载数值仿真方法
5.刚性球体三维高速垂直自由入水载荷
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不同头型运动体高速入水空泡数值模拟
不同头型运动体高速入水空泡数值模拟马庆鹏;魏英杰;王聪;赵成功【摘要】The fluid dynamics of the multiphase flow induced by water entry of high speed projectiles with various heads are different. Numerical simulation for modeling the high⁃speed water entry problem of projectiles with different heads at an initial impact velocity was performed. Finite Volume Method was introduced to solve the Reynolds AveragedNavier⁃Stokes equations, and the motion of the projectiles and cavity formation were obtained. The results showed that the cavity radius was related to the angle and the drag coefficient of the cone heads. The distribution of pressure coefficient on the cone and velocity around the shoulder of the projectiles were also obtained. During the initial stage of the water entry, there will be an extremely high pressure load. When the angle of the cone head is larger, the pressure gets higher, the pressure coefficient is larger, and the velocity of the water which is arranged by the projectile is higher.%运动体头型对其入水流场的流动分布、流体动力及入水弹道均有较大的影响。
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第 ６期
王 健 等 ： 箭 橇 水 刹 车 高 速 入 水 冲击 数 值 模 拟 火
函数 约束 方式 追踪结 构 和流体 位置 问相 对位移 ， 算 界面 力并 分 布到 流 体结 点 上 实 现耦 合 。在 流体 计 计 算域 的底 面和 两侧 面施加 反射 边界 条件 以模拟 Ｕ 型水槽 刚性壁 面效 应 ， 在流 体域 的前后 端 面 和上表 面 施加 透射边 界条 件 以模拟无 限 大 区域 效应 。水 和空气 交界 面则 为 内界面 ， 计算 时采 用 Ｌ ｖ ｌ ｅ 方 法 ｅｅ ｓｔ 自动 跟踪 二者边 界 ， 需 另设边 界 条件 。流 固体 耦合 计算 时采 用算 子分离 算 法＿ ， 先执 行 Ｌ ｇ ａ ｇａ 无 ６首 ］ ａ ｒｎ ｉｎ 过程 按 Ｋｉｕ ｈ 算 法 自动进 行 网格 运 动（ ｋ ｃｉ 因水 、 内界 面运 动 速度 未 知 而无 法 人 为 给定 网格 速 度 ） 算 气 计 可得 到 Ｕ ， 后执 行 Ｅ ｌ 过程 在相 应 的单 元按 二 阶 ｖ ｎ Ｌ ｅ 半 漂 移指 数 对 流法 进行 物 质输 运计 算 可 然 ｕｅ ｒ ａ ｅ ｒ
入 水 结构 可 以有 效 降 低 入 水 冲击 力 峰 值 。所 采 用 的方 法 为 火箭 橇 水 刹 车 设 计 提 供 了依 据 ， 可为 其 他 相 关 物 体
高 速 入水 问题 研 究 提 供 参 考 。
关键 词 ：流 体力 学 ； 高速 入 水 ； 固耦 合 ； 箭 橇 水 刹 车 流 火
收 稿 日期 ： ０ ９０ — ８ ２ ０ — ８ １ ；修 回 日期 ： ０ ９ ｌ １ ２ ０一１ｌ 基 金 项 目 ： 京 理 工 大学 自主 科 研 专 项 计 划项 目 （ ０ ０ ＹＴ ０ ６ 南 ２ １Ｚ Ｓ ４ ）
作 者 简 介 ：王 健 （ ９ ８ １７ ） 男 ， 士研 究 生 ， 理 研 究 员 。 ， 博 助
式中： ｐ为物质 的密度 ， 为时 间 ， 为流体 动力粘性 系数 ， 物质 的速度 ， 一 ～“ 为对流 速度 ， ｔ ｕ ７为 Ｊ 叫 Ｕ 为 网格速 度 ， ｚ为欧拉 坐标 ， 为应力 张量 ， ｂ 为作 用 于物质 的单 位体力 ， Ｅ为 比总 能 ， 下标 ｉＪ分别 为 网格 、
火 箭橇 水 刹 车高速 入水 冲击数 值模 拟
王 健， 赵庆彬， 钢， 陶 吴军基
（ 京理 工 大 学 动 力 工 程 学 院 ， 南 江苏 南 京 ２ ０ ９ ） １ ０ ４
摘 要 ： 对 目前 对 火 箭 橇 水 刹 车 高速 撞 水 研 究 的 不 足 ， 用 流 固耦 合 方 法 进 行 了 数 值 研 究 ， 到 了超 空 针 采 得
泡 、 隆 起 、 水 、 压 力 等 水 形 态 ， 得 了水 刹 车 的速 度 、 速 度 和 阻 力 系 数 随 时 间 的变 化 曲 线 。 研 究 表 明 ： 水 溅 水 获 加 水 刹 车 刀 片 和侧 板 头 部 形 成 的 超空 泡 对 水 阻 力影 响最 大 、 隆起 影 响 次 之 、 水 则基 本无 影 响 ， 刹 车 阶 梯 式 水 溅 水
合 拉 格 朗 日方 法 （ Ｅ Ｉ ｇ ａ ｇａ ＡＬ ／ ｒｎ ｉｎ法 ） 是 行 之 有 效 的 算 法 。 ａ 【
ＡＩ ／ ｇ ａ ｇａ Ｉ ｒｎ ｉｎ算法 中流体 ＡＩ Ｅ ａ Ｅ法 的控制方程 由质 量 、 动量 、 能量 守恒方程 ［ 给定 ５
宝 一 ，警一 ｂ Ｐ ， 一 ＋ｂ—叫 （ 一Ｐ —一 叫 ’ ＋ ｌ ’Ｏ ｐ￡ … 一 ｕ ¨ ｐ一Ｚ Ｐ ＩＤ —Ｕ ｌ ０ ｉ Ｅ Ｐ筹 １ 一 ）
橇水 刹车设计 提供 依据 。
２ 高 速 冲 击入 水 问题 的 数值 方 法
２ １ 数 值 方 法 ．
结构体 入水是 气 、 、 液 固三相 问题 ， 速入水 时液体 和气 体均 呈现 出可压缩性 ， 高 三相 介质之 间相互作 用， 必须采用 流 固耦 合进行 处 理 ， 任 意拉 格 朗 日一 而 欧拉 （ ｒｉ ａｙＬ ｇ ａ ｇａ — ｕｅｉ ， Ｅ ） ａｂｔ ｒ ａ ｒｎ ｉｎＥ ｌｒ ｎ ＡＬ ｒ ａ 方法 结
的编号 。
对 计算 区域进行 单元离散 后 ， 用显式 积分法求 解 上述控 制 方程 。计算 域 内所 有 网格 采用 八结 点 采
六 面体 单元 ， 空气和水 为多 物质流体 ＡＬ 网格 ， 刹 车结 构 为 固体 Ｌ ｇ ａ ｇａ Ｅ 水 ａ ｒｎ ｉｎ网格 ， 固耦合 采用 罚 流
＊
实 现 被 试 品 与 火 箭 橇 分 离 或 软 回 收 目 的 。 为 了减 小 制 动 时 的 阻 力 过 载 加 速 度 ， 采 用 水 刹 车 方 式 ： 轨 多 在
道 相应距离 上布置 好不 同高度 的水 位 ， 由极薄 的树脂板 隔开 ， 水 火箭橇 经过水槽 时底部 的水刹 车 冲破树 脂 板入水 ， 通过水对 水刹 车的 阻力 实现制 动 。 对结构 体低速 入水 问题 的研究 进展较 大 。 由于受 到实验 和计算 条件 的限制 ， 高速 冲击 入水 问题 但 对 的研究还不 充分 ｌ ］尤 其是对 于跨音 速段 （ 度高达 ３ ０ｍ／ ３， 速 ５ ｓ以上 ） 的火 箭橇 水刹 车 撞水 研究 则 更少 。 本 文 中， 就此 问题利 用数值 方法进行 研究 ， 以期获得 火箭 橇水 刹 车高速 入 水过 程 中 的冲击 特性 ， 火箭 为
中 图 分类 号 ： ５． ０３ ３ ４
国 标 学 科代 码 ：１０・ ５ ３ ２
文 献标 志码 ：Ａ
１ 引 言
火箭橇 是 以火 箭发动 机作为 动力并沿 专用 的高精 度直 轨道 运行 的装 置 ， 以进 行气 动力 、 料 、 用 材 引 信、 制导与 控制系统 的冲击 和破坏 实验口 。在火箭 橇运 动 的终 点段 ， 往往 需要 对 橇 车进 行制 动刹 车 以
第 ３卷 Ｏ
第 ６期
爆
炸
与
冲
击
Ｖｏ ． ０， ＮＯ ６ １３ ．
ＮＯ Ｖ．。 ２ ０ Ｏ１
２１ Ｏ ０年 １ １月
ＥＸＰＬＯＳＩ ＯＮ ＮＤ Ａ ＳＨ ＯＣＫ ＡＶ ＥＳ Ｗ
Байду номын сангаас
文 章编 号 ：１ ０ —４ ５ ２ １ ） ６０ ２ —５ ０ １１ ５ （ ０ ０ ０ — ６ ８０