基于流固耦合的瞬态多相流场特性研究

摘要

为了研究水下高速射弹运动形成的瞬态多相流场演化特性,建立水下密封式发射二维非稳态膛口多相流数值模型,采用VOF多相流模型描述两相界面,Standard k-ε湍流模型描述气液湍流掺混,并通过水下发射可视化试验验证了数值模型的可行性。在此基础上,针对30 mm水下炮,设计出尖头、钝头和圆台头三种弹型,利用UDF耦合内弹道过程并结合动网格技术,对其水下密封式发射膛口瞬态流场演变规律进行数值分析。结果表明,弹丸出膛时刻,三种弹型条件下的膛口初始参数不同,尖头弹条件下的弹丸初速相对最小而膛口压力和温度最高,圆台头弹条件下的弹丸初速最大,膛口压力和温度最低,钝头弹条件下的各项膛口参数居于两者之间。钝头弹和圆台头弹条件下的马赫盘大约在150μs形成,激波核心区呈碗状结构;尖头弹条件下的马赫盘约在180μs形成,激波核心区呈“桃心”状结构。