头部喷气式超空泡航行体垂直入水性能研究

来源：振动与冲击杂志2024年第20期北京时间：

作者：彭睿哲,，冯和英，向敏，侯杰，房玲

单位：1.湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室，湖南 湘潭411201;2.国防科技大学空天科学学院，长沙410073

摘要：超空泡外形航行体优异的减阻性能有助于其在水下实现对目标的快速精准打击，头部喷气降载方法良好的缓冲降载效果可极大减小航行体高速入水过程受到的冲击破坏。因此，设计了几种兼具降载和减阻性能的头部喷气式超空泡跨介质航行体模型，并引入单向喷气与双向喷气模式。基于VOF (volume of fluid)多相流模型，研究了头部喷气式超空泡航行体垂直入水过程的空泡、载荷及阻力特性，分析了喷气量对入水性能的影响。 结果表明：头部喷气结合超空泡外形设计可降低航行体入水后的航行阻力，且双向喷气减阻效果更佳，因为双向喷气可以生成使航行体全程无沾湿的全包裹超空泡；头部喷气形成的空腔气垫既能显著降低轴向冲击加速度峰值，又能延迟峰值出现时间，从而降低航行体所受冲击载荷，这方面双向喷气表现也更好；随着喷气量的增加，双向喷气相对降载效率增速表现不佳。<br>

关键词：超空泡航行体；头部喷气；空泡特性；冲击载荷；阻力