文档介绍：硕士学位论文

超空泡高速射弹变深度航行振动特性研究

RESEARCH ON THE VIBRATION
CHARACTERISTIC OF
SUPERCAVITATION HIGH-SPEED
PROJECTILE NAVIGATION IN
DIFFERENT DEPTHS

钟伟俊

哈尔滨工业大学
2011 年 7 月
国内图书分类号:+3 学校代码:10213
国际图书分类号:530 密级:公开

工学硕士学位论文

超空泡高速射弹变深度航行振动特性研究

硕士研究生:钟伟俊
导师:张嘉钟教授
申请学位:工学硕士
学科、专业:一般力学与力学基础
所在单位:飞行器动力学与控制研究所
答辩日期:2011 年 7 月 4 日
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index:+3
.:530

Disseration for the Master Degree in Eingingeering

RESEARCH ON THE VIBRATION
CHARACTERISTIC OF SUPERCAVITATION
HIGH-SPEED PROJECTILE NAVIGATION IN
DIFFERENT DEPTHS

Candidate: ZhongWeijun
Supervisor: Prof. ZhangJiazhong
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: General Mechanics and
Mechanics Foundations
Affiliation: Spacecraft Dynamics and
Control Institute
Date of Defence:
Degree-Conferring-institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
当水下航行体在一定速度下运动时会在弹体表面生成超空泡,这时水下航
行体的粘湿面积可以达到最小状态,使水下航行体表面的液体摩擦阻力降到很
小的值,是实现水下航行体超高速运动的一种理想手段。超空泡航行体在
300m/s 到 1000m/s 航速下,航行体与空泡壁发生连续的碰撞即尾拍现象。在连
续的尾拍冲击作用下,航行体的结构动力学特性不同于传统的航行器。本文采
用理论和仿真研究的手段对尾拍过程中,变深度航行时超空泡航行体的尾部激
振力和结构振动特性进行了研究。主要内容如下:
在前人的基础上,对小型超空泡射弹变深度航行时的尾拍冲击载荷进行了
研究,得出了变深度航行时尾拍载荷的时间变化形式,通过计算得出航行深度
对尾拍运动的影响。
在尾拍载荷研究基础上,对射弹变深度航行时尾拍振动的结构响应进行了
仿真模拟。得到了弹体各部位应力应变随时间的变化和频域特性,以及弹体加
速度响应的时域和频域特性。
应用流固耦合仿真分析方法对变深度航行时尾拍载荷进行了研究,得出深
度和角速度对尾拍运动的影响。
本文的研究结果,可以为以后的超空泡航行体尾拍振动方面的实验研究提
供参考,并为超空泡航行体的结构优化设计等工作提供必要的基础。

关键词:超空泡;变深度;尾拍;振动特性;结构响应
I
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Moving in a certain speed, underwater vehicle will produce supercavitation on
the surface .At the same time, its sticky area reach to the minimum and this make
fluid friction of surface reach to the minimum. Theoretically, the underwater vehicle
will reach to the ultra-high speed in this situation. When the vehicle move in the
speed from 300m/s to 1000m/s, i