聲彈作戰(zhàn)效能的好壞很大程度上取決于聲彈的運動特性。文中基于FLUENT軟件中S-A湍流模型的分離渦仿真（DES）模型,以雷諾數(shù)Re=2.5×106為例,研究了水下聲彈運動的流場特性,并與已知的研究成果進行了對比,確定了DES模型應(yīng)用在高雷諾數(shù)下仿真的準(zhǔn)確性。并在此基礎(chǔ)上研究了平均阻力系數(shù)、升力系數(shù)及斯特勞哈爾數(shù)受水下聲彈表面截面邊數(shù)和運動速度的影響。研究可知:1)平均升力系數(shù)隨著運動速度的增大而減小,斯特勞哈爾數(shù)隨著運動速度的增大而增大;2)當(dāng)雷諾數(shù)相等、截面邊數(shù)不同時,平均阻力系數(shù)隨著截面邊數(shù)的增加而減小,斯特哈爾數(shù)隨著截面邊數(shù)的增加而增大;3)正四邊形和圓形聲彈渦街脫落的頻率單一固定,故相比其他結(jié)構(gòu)的聲彈,容易引發(fā)彈體共振,產(chǎn)生破壞;4)正六邊行和正八邊形聲彈渦街脫落的頻率不固定,結(jié)構(gòu)不易產(chǎn)生破壞。文中的研究可為合理設(shè)計聲彈結(jié)構(gòu)、提高作戰(zhàn)效能提供參考。 

【文章來源】：水下無人系統(tǒng)學(xué)報. 2020,28(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

升力系數(shù)和阻力系數(shù)隨時間變化曲線

圖9為仿真得出的不同截面邊數(shù)聲彈的Cd和Cl時間歷程曲線。由圖可知,截面邊數(shù)為正四邊形和圓形的Cd在流場穩(wěn)定后,趨向于單周期性波動,渦街脫落的頻率單一固定,較其他截面結(jié)構(gòu)更易引發(fā)共振;正六邊形的Cd和Cl趨向于多周期和大幅值的波動,正八邊形的Cd和Cl單周期性和規(guī)律性較差,正六邊形和正八邊形渦街脫落的頻率不固定,聲彈結(jié)構(gòu)不易產(chǎn)生共振破壞[12]。圖10為不同橫截面邊數(shù)、相同雷諾數(shù)下,Cd和St的變化趨勢圖。由圖可知,Cd隨截面邊數(shù)增加而減小,St隨截面邊數(shù)增加而增大[13]。

圖1為聲彈運動流場區(qū)域示意圖。圖中,聲彈直徑D=100 mm。根據(jù)文獻(xiàn)[6]～[8]設(shè)定矩形計算流場尺寸長為40D,寬為16D,取上游區(qū)域為8D,下游區(qū)域為32D,聲彈圓心為坐標(biāo)原點(x=0,y=0),且圓心到上下邊界的距離均為8D。文中假設(shè)聲彈靜止不動,給予水介質(zhì)相對速度u=25 m/s,密度ρ=998.2 kg/m3,動力粘度ν=1.003×10–3 kg/(m·s),方向沿x軸正方向,此時可以忽略上下壁面邊界對仿真結(jié)果的影響。仿真方案中,聲彈水下運動速度為25 m/s,因此雷諾數(shù)Re=ρuD/ν=2.5×106。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高雷諾數(shù)下單圓柱繞流的DES三維數(shù)值模擬[J]. 李燕玲,蘇中地.  中國計量學(xué)院學(xué)報. 2013(04)
[2]高Re數(shù)圓柱繞流二維RANS模擬適用性分析[J]. 祝志文.  振動與沖擊. 2013(07)
[3]圓柱繞流流場結(jié)構(gòu)的大渦模擬研究[J]. 郝鵬,李國棟,楊蘭,陳剛.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2012(04)
[4]不同雷諾數(shù)下圓柱繞流仿真計算[J]. 詹昊,李萬平,方秦漢,李龍安.  武漢理工大學(xué)學(xué)報. 2008(12)

博士論文
[1]不可壓縮湍流大渦模擬研究[D]. 鄧小兵.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2008



本文編號：3414505