基于DES模型圆柱弹丸水中绕流特性仿真

摘要

圆柱型装药是水下战斗部的主要形式,文中基于Fluent软件,采用分离涡模拟(DES)方法对处于高雷诺数下圆柱弹丸进行了二维水中绕流仿真,重点研究了25 m/s来流速度下圆形弹丸水中绕流特性,得到了升力系数、阻力系数以及斯特劳哈尔数。通过仿真得到了周期性交替脱落的卡门涡街结构,分析了流场在不同截面时均速度规律,以及圆柱周向时均稳态压力系数,其图像规律也与已知大湍涡模拟(LES)方法高度吻合。通过对不同来速下弹丸阻力系数和斯特劳哈尔数的分析,结果表明,随着来流速度增大,阻力系数减少,圆柱弹丸在水中运动所受的阻力减小,而斯特劳哈尔数增大意味圆柱弹丸两侧涡脱落的频率增大,当涡脱落频率与物体固有频率接近时,会引起共振,造成弹的损伤。文中的研究可为水下战斗部弹丸设计提供参考。