Page 100 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 李 腾，等： 头部锥角对弹体高速入水流场变化特性的影响 第 11 期

1.5 模型验证
1.5.1 网格无关性验证
对建立的弹体高速入水数值模型进行网格无关性验证，验证工况的弹体入水速度为 110 m/s，调整
弹体表面边界层及各加密区域网格尺寸，划分 3 种不同数量的网格分别为 368 万、485 万、671 万，各网
格量下弹体入水运动速度变化过程如图 3 所示。由计算结果可知，不同网格量下弹体入水运动的速度
变化曲线基本一致，相对误差低于 1%，可验证本文中数值模型的网格无关性。根据现有计算资源，并考
虑计算准确性和计算效率，数值模拟选择网格数量为 485 万时的尺寸参数划分网格展开计算。

6.71 million 6.71 million
110 4.85 million 103.0 4.85 million
3.68 million 102.5 3.68 million
Velocity/(m·s −1 ) 108 Velocity/(m·s −1 ) 102.0

106

104
101.5
102

100 101.0
0 1 2 3 4 5 6 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
Displacement/m Displacement/m
图 3 不同网格量下速度变化对比
Fig. 3 Comparison of velocity variations under different mesh quantities

1.5.2 区域无关性验证
对所建立的入水数值模型进行区域无关性验证，弹体入水速度仍为 110 m/s，设置背景流场域的宽
度依次为 16D、20D 和 30D 开展计算，其中背景域和重叠域的网格划分尺寸保持一致，得到不同背景域
宽度下各弹体入水运动速度变化过程如图 4 所示。由图 4 可知，不同宽度区域下弹体入水运动速度变化
曲线基本一致，差距远小于 1%，可验证数值模型的区域无关性。同时对比不同区域下弹体入水运动
5 m 后的水蒸气流场相云图如图 5 所示，可知背景域宽度为 16D 时，模型表面空泡更贴近弹体壁面，空泡
宽度明显低于区域 20D 和 30D 时的宽度，而背景域宽度 20D 和 30D 时的空泡轮廓宽度接近。综合考虑
总网格数量和计算效率，选择背景域宽度为 20D 建立数值模型。

102.8

110 16D 16D
20D 102.6 20D
30D 30D
Velocity/(m/s) 108 Velocity/(m/s) 102.4

102.2
106

104 102.0
101.8
102 101.6

0 1 2 3 4 5 6 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4
Displacement/m Displacement/m
图 4 不同区域宽度下速度变化对比
Fig. 4 Comparison of velocity variations under different area widths

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