高速水下弹丸空泡效应的数值仿真研究

"水介质中高速运动弹丸的空泡效应数值仿真是一篇由曹红松、姚养无、何晓聪和朱基智合作完成的首发论文，研究领域聚焦于弹丸在高速水下运动时遇到的复杂多相流问题，特别是空泡现象的产生及其对弹丸阻力和动态特性的影响。传统上，由于缺乏有效的物理仿真手段，对于弹丸在水下产生的超空泡和阻力系数的理解并不全面，尤其是在高速情况下。 论文的核心内容是利用先进的流体动力学仿真软件，结合混合均质流理论和Realizable K-ε模型进行数值模拟。这种方法能够精确模拟不同速度下弹丸的阻力变化和空泡形态，揭示空泡形成机制，这对于理解和预测水下弹丸的动力学行为至关重要。作者特别提到，传统的风洞和水洞试验虽然能提供部分数据，但耗时长、成本高昂，而数值仿真方法则提供了更高效且经济的研究途径。 在数学模型方面，文章详细介绍了通用全湿模型，即基于水的不可压缩性，使用连续性方程来描述流体动力学过程。此外，文中还提及了Realizable K-ε模型在处理湍流中的优势，以及如何通过非平衡壁函数来处理靠近壁面的复杂流动，确保了计算的准确性。为了处理速度分量和压力的耦合问题，SIMPLE算法被选用，而动量方程的离散采用二阶迎风格式，这确保了数值结果的精度。 这篇论文通过数值仿真技术，深入研究了高速水下弹丸的空泡效应，为后续水下武器设计和优化提供了宝贵的数据支持，同时也展示了数值模拟在解决多相流复杂问题上的潜力。"