单兵筒式武器液柱平衡发射过程的三维数值仿真研究

来源：振动与冲击杂志2025年第24期北京时间：

作者：贾龙星，李广林，周思渊，王健wjnjust80，张军

单位：1.南京理工大学能源与动力工程学院，南京210094；2.西安现代控制技术研究所，西安710065

摘要：液柱平衡发射过程涉及高温高压燃气的快速释放及其对液柱的快速冲击，现有的二维模型在捕捉界面三维变形、局部不稳定性以及非对称扰动发展方面存在局限性。针对单兵筒式武器在液柱平衡发射过程时的非稳态过程，建立了基于流体体积法与<em> k-ε</em> 湍流模型耦合的三维瞬态气液多相流模型，并开展了相应的可视化试验对数值模型进行验证。计算结果表明，三维瞬态气液多相流模型较真实地还原了燃气空腔的形成、扩展及破碎过程，提升了对复杂气液相互作用过程的描述精度与空间分辨能力，为界面扰动演化分析及液柱结构优化设计提供了重要参考。同时，液柱的引入减缓了燃气射流的轴向扩展速率，降低了出口燃气速度峰值与平均温度，并在流场内形成了更弱的激波与膨胀波结构，展现出良好的抑制与缓冲效果。<br>

关键词：气液多相流；液柱平衡发射；单兵筒式武器；高压射流；流体体积法模型