文档介绍：工学硕士学位论文
潜射航行体出筒过程载荷特性的
数值模拟研究
NUMERICAL SIMULATION ON THE TUBE-EXIT
LOAD CHARACTERISTICS OF
SUBMARINE-LAUNCHED VEHICLE
马庆鹏
哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号:534 密级:公开
工学硕士学位论文
潜射导弹出筒过程载荷特性的
数值模拟研究
硕士研究生: 马庆鹏
导师: 魏英杰副教授
申请学位: 工学硕士
学科: 一般力学与力学基础
所在单位: 航天学院
答辩日期: 2011 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
: 534
Dissertation for the Master Degree in Engineering
NUMERICAL SIMULATION ON THE TUBE-EXIT
LOAD CHARACTERISTICS OF
SUBMARINE-LAUNCHED VEHICLE
Candidate: Ma Qingpeng
Supervisor: Prof. Wei Yingjie
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: General and Foundation of
Mechanics
Affiliation: School of Astronautics
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学硕士毕业论文
摘要
潜射航行体垂直发射从发射至完全出筒阶段,筒内气体向水相扩散,弹体在
水下高速运行会产生空化现象形成空泡,因此航行体是在液态水、筒内空气以及
空泡组成的三相流场中运行,这使得航行体结构在出筒这段极短的时间内受到复
杂的流体载荷作用,且在不同的出筒高度上,结构的载荷特性有很大的差异。本
文对流场采用 FLUENT 软件 MIXTURE 多相流模型进行数值模拟,对结构载荷计
算采用 ABAQUS,利用 I 实现 FLUENT 和 ABAQUS 的数据交换和交错迭
代,最终得到航行体出筒考虑流固耦合的结构响应。
本文模拟了不同出筒阶段、不同发射速度等工况下弹体的结构响应,结果表
明在航行体出筒的初期结构应力最大,且出筒速度越高,应力越大。研究还表明,
航行体应力在空泡包裹区域最低,在空泡尾部的闭合点突然升高然后保持在一个
稳定值。速度的提高会导致肩部空泡的增大,进而影响应力突变位置。通过对不
同的头型、筒间间隙以及筒内气体压强对结构载荷的影响的研究表明,这三者对
出筒初期结构响应影响较大,筒间间隙的减小和筒内气体压强的升高都会使航行
体的应力值上升,而在出筒中后期,当头部入水以后,这些因素对结构影响很小,
主要通过影响肩部空化特性,改变空泡尾部闭合点,进而改变应力突变位置,使
得结构响应发生改变。
关键词:潜射航行体;出筒;流固耦合;载荷
I
哈尔滨工业大学硕士毕业论文
Abstract
During the vertical launching process of submarine-launched vehicle, the air in
the launch tube will spread into the water and cavity will occur at the shoulder of the
highly sailing vehicle, thus the vehicle is sailing in the multiphase flow of water air and
cavitations. Complex fluid loads will affect on the vehicle in a very short period of
time. And the loads will be quite