• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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多航行体水下发射弹道干扰特性影响数值研究

李腾 仇洋 姚伟光 桂毓林 潘光 郑晓波

李腾, 仇洋, 姚伟光, 桂毓林, 潘光, 郑晓波. 多航行体水下发射弹道干扰特性影响数值研究[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0435
引用本文: 李腾, 仇洋, 姚伟光, 桂毓林, 潘光, 郑晓波. 多航行体水下发射弹道干扰特性影响数值研究[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0435
LI Teng, QIU Yang, YAO Weiguang, GUI Yulin, PAN Guang, ZHENG Xiaobo. Numerical study on the influence of trajectory interference characteristics of multiple projectiles underwater launch[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0435
Citation: LI Teng, QIU Yang, YAO Weiguang, GUI Yulin, PAN Guang, ZHENG Xiaobo. Numerical study on the influence of trajectory interference characteristics of multiple projectiles underwater launch[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0435

多航行体水下发射弹道干扰特性影响数值研究

doi: 10.11883/bzycj-2024-0435
详细信息
    作者简介:

    李 腾(1999- ),男,硕士,助理工程师,liteng201606@163.com

    通讯作者:

    郑晓波(1986- ),男,博士,高级工程师,zxb3710@163.com

  • 中图分类号: O368; TJ762.4

Numerical study on the influence of trajectory interference characteristics of multiple projectiles underwater launch

  • 摘要: 多航行体水下发射过程中,航行体处于复杂多变的流场环境,其运动弹道偏转不仅受初始速度、横流等条件的影响,还受多体间相互干扰效应的制约。为研究多体水下发射的空泡演化与弹道干扰特性,基于重叠网格技术与有限体积法,结合六自由度运动模型,建立了多体水下发射数值仿真模型,系统分析了空间排列方式、发射速度及横流对弹道偏转的影响机制。结果表明:空间排列方式对弹道偏移的影响较小,实际应用中可采用等边三角形排列以优化发射空间利用率;发射速度增大时,航行体尾涡干扰加剧,流场扰动显著增强,导致弹道间相互干扰效应更加明显;横流速度的增加会加剧模型肩部空泡发展的不对称性,当横流速度超过0.75 m/s时,横流成为弹道偏转的主导因素。研究结果可为多体水下发射的弹道预测和布局优化提供理论依据。
  • 图  1  水下发射的不同阶段

    Figure  1.  Different stages of underwater launch

    图  2  重叠网格

    Figure  2.  Overset mesh

    图  3  仿真模型及网格划分结果

    Figure  3.  Simulation model and meshing results

    图  4  运动初始时刻弹体表面的空泡形态

    Figure  4.  Cavitation pattern on projectile surface at initial motion stage

    图  5  水下发射弹体的运动速度

    Figure  5.  Velocity of underwater-launched projectile

    图  6  不同网格数量下航行体所受的流场力变化

    Figure  6.  Variation of fluid force on projectiles with different mesh quantity

    图  7  不同空间排列方式

    Figure  7.  Different spatial arrangements

    图  8  相对位置及坐标系

    Figure  8.  Relative position and coordinate system

    图  9  不同排列方式下各航行体的肩部空泡形态演化和弹道偏移

    Figure  9.  Evolution of shoulder cavitation and trajectory deviation of various projectiles under different arrangements

    图  10  不同排列下各航行体的弹道偏移变化

    Figure  10.  Variation of trajectory deviation of various projectiles under different arrangements

    图  11  不同发射速度下流场内的涡结构变化

    Figure  11.  Vortex structure evolution in flow field under different launch velocities

    图  12  不同发射速度下各航行体的弹道偏移

    Figure  12.  Trajectory deviation of various projectiles under different launch velocities

    图  13  不同横流速度下航行体在水中的流场变化

    Figure  13.  Flow field variations of underwater projectiles under different crossflow velocities

    图  14  不同横流下航行体的弹道偏移

    Figure  14.  Trajectory deviation of projectiles under different crossflow velocities

    表  1  各航行体所受流场力的峰值大小

    Table  1.   Peak value of fluid force on various projectiles

    Lmesh 所受流场力的峰值/N Lmesh =0.10d的误差/%
    航行体1 航行体2 航行体3 航行体1 航行体2 航行体3
    0.10d 2074 1938 1752
    0.09d 1924 1773 1786 7.23 8.51 1.94
    0.08d 1873 1761 1891 9.69 9.13 7.93
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    表  2  同一水深处(2 500 mm)航行体的弹道偏移

    Table  2.   Trajectory deviation of projectile at identical water depth (2 500 mm)

    排列方式 弹道偏移/mm
    航行体1 航行体2 航行体3
    x方向 z方向 总偏移 x方向 z方向 总偏移 x方向 z方向 总偏移
    等边−0.240.520.575.116.438.21−0.700.761.03
    等腰直角−0.356.846.8512.341.5612.44−9.0110.5513.87
    等腰−4.9510.8911.963.819.119.87−3.144.765.70
    最小偏移0.57(等边)8.21(等边)1.03(等边)
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    表  3  不同水深、发射速度工况下航行体的弹道偏移

    Table  3.   Trajectory deviation of projectiles under different water depths and launch velocities

    速度/(m·s−1) 弹道偏移/mm
    航行体1(hy =3 000 mm) 航行体2(hy =2 500 mm) 航行体3(hy =1 850 mm)
    x方向 z方向 总偏移 x方向 z方向 总偏移 x方向 z方向 总偏移
    36.09.075.3310.5210.554.9211.64−0.224.134.14
    32.01.114.734.862.63−2.723.78−3.212.063.81
    30.015.090.4615.105.116.438.21−0.600.680.91
    27.015.24−1.2415.29−1.08−7.897.96−2.151.352.54
    25.011.651.5811.76−3.380.533.42−3.121.533.47
    22.518.34−0.1718.34−3.28−5.056.02−3.040.743.13
    最大偏移18.34(22.5 m/s)11.64(36 m/s)4.14(36 m/s)
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    表  4  不同横流速度下航行体的弹道偏移

    Table  4.   Trajectory deviation of projectiles under different crossflow velocities

    横流速度/
    (m·s−1)
    弹道偏移/mm
    航行体1 航行体2 航行体3
    x方向 z方向 总偏移 x方向 z方向 总偏移 x方向 z方向 总偏移
    0.5033.95−4.1134.20−4.607.338.657.365.239.03
    0.7522.94−4.5923.3940.6512.2542.4610.994.7811.98
    1.0059.98−32.5468.2469.07−3.1369.1419.866.2320.81
    最大偏移68.2469.1420.81
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-11-05
  • 修回日期:  2025-04-16
  • 网络出版日期:  2025-04-18

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