超空泡航行體尾拍振動(dòng)分析及減振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、超空泡是一種新型的、能夠使航行體實(shí)現(xiàn)高速航行技術(shù)。超空泡減阻技術(shù)憑借其優(yōu)異的減阻特性，能夠減小水下航行體的90％以上的阻力，實(shí)現(xiàn)了水下航行體減阻技術(shù)的革命性的突破。超空泡在包裹航行體的過程中，航行體在流體介質(zhì)中的沾濕面積也在逐漸減小，使得流體介質(zhì)作用在航行體的粘滯阻力降低，因此空泡的存在大大提高了航行體的動(dòng)力性能，但是當(dāng)超空泡航行體的航速達(dá)到300m/s到1000m/s這個(gè)范圍內(nèi)，航行體在初始擾動(dòng)等因素的影響下，航行體尾部會(huì)發(fā)生不斷與空

2、泡壁沖擊、反彈的現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象已被實(shí)驗(yàn)觀察到，稱之為尾拍現(xiàn)象。超空泡高速航行體因?yàn)轱w行環(huán)境的特殊，使得航行體尾拍的動(dòng)力學(xué)特性也很特別，具有極高的研究價(jià)值。
　　本文采用MATLAB及LS-DYNA等計(jì)算分析軟件對(duì)超空泡射彈的自身動(dòng)力學(xué)和振動(dòng)學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和有限元仿真，提出了改善航行體尾拍沖擊影響的方法，并進(jìn)行了比較仿真計(jì)算。通過數(shù)值模擬的方法，對(duì)高速超空泡射彈的尾拍特性和減振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性等問題進(jìn)行了研究，具體內(nèi)容如下

3、：
　　第一部分：了解目前國內(nèi)外在水下超空泡高速射彈的理論研究、數(shù)值模擬研究和試驗(yàn)研究方面的情況，總結(jié)水下射彈在動(dòng)力學(xué)分析方面被廣泛采用的物理模型以及被廣泛應(yīng)用的動(dòng)力學(xué)微分方程的求解方法。通過對(duì)彈性梁應(yīng)用馮·卡門大撓度理論和哈密頓變分原理，建立耦合作大范圍剛體轉(zhuǎn)動(dòng)與彈性振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)控制方程，得到射彈的振動(dòng)頻率和模態(tài)振型的解析表達(dá)，然后對(duì)其進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析。
　　第二部分：分析說明了小比例射彈動(dòng)力學(xué)微分方程在針對(duì)大尺

4、寸射彈動(dòng)力學(xué)分析時(shí)不適合的原因，針對(duì)本文中使用的大尺寸射彈所采用的動(dòng)力學(xué)分析方法和數(shù)值模擬方法進(jìn)行分析說明。闡述了目前的超空泡模型，比較了不同的空泡模型的特征和適用范圍，比較其優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)本論文中的射彈模型采用合適的空泡模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過對(duì)尾拍力的變化規(guī)律的分析為水下高速超空泡射彈避免尾拍現(xiàn)象提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
　　第三部分：根據(jù)某型號(hào)超空泡射彈，建立了射彈 CAE模型，并對(duì)該模型進(jìn)行了數(shù)值模擬和仿真分析。分析了原