Page 105 - 《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

3.0 Test
Test 110
Simulation Simulation
2.5
108
Displacement/m 1.5 Velocity/(m·s −1 ) 106
2.0
104
1.0
102
0.5
100
0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25
Time/ms Time/ms
图 13 弹体入水位移变化 图 14 弹体入水速度变化
Fig. 13 Displacement variation of the projectile Fig. 14 Velocity variation of the projectile
during water entry during water entry

图 15 所示为弹体入水后水面处空泡宽度变 160
化过程的试验和数值模拟结果对比。由图 15 可 140
知弹体入水后水面处空泡宽度经历了先扩张增
大后收缩减小的趋势，在入水初期，试验和数值 100
模拟得到的水面处空泡张开宽度接近一致，随着 Cavitation width/mm 120
80
弹体向下运动，试验得到的弹体在水面处的空泡 60 Test
宽度增长速率逐渐大于数值模拟的，水面空泡最 40 Simulation
大 宽 度 的 试 验 值 为 147.9 mm， 数 值 模 拟 值 为 20
127.7 mm，水面处空泡宽度达到峰值后，空泡宽 0
度开始减小。 0 2 4 6 8 10 12
图 16 所示为弹体入水初期空泡轮廓演化过 Time/ms
程的试验和数值模拟对比。由图 16 可知，入水 图 15 水面处空泡宽度对比
初期，约 3.6 ms 时刻，试验和数值模拟的结果吻 Fig. 15 Comparison of cavitation width at the water surface
合较好，空泡长度和宽度的差距较小，试验测得的入水空泡最大宽度为 143.6 mm，数值模拟得到的空泡
最大宽度为 128.3 mm，相差 15.3 mm，空泡总长度接近 400 mm；6.8 ms 时刻，试验测得的入水空泡最大宽
度大于数值模拟的，试验值为 197.5 mm，数值模拟值为 155.5 mm，相差 42 mm，空泡长度约为 750 mm，数
值模拟得到的入水空泡呈对称状发展，而试验中拍摄的空泡图像则明显呈现右侧较宽，左右不对称变
化，左侧空泡轮廓和数值模拟结果接近，右侧空泡轮廓过宽可能是由于试验中拍摄光线问题导致；在
0
0 0
6.8 ms 14 ms
−100 3.6 ms −200 −400
Length/mm −200 Length/mm −400 Length/mm −800

−300
Test −600 Test −1 200 Test
−400 Simulation Simulation Simulation
−800 −1 600
−400 −200 0 200 400 −600 −400 −200 0 200 400 600 −600 −400 −200 0 200 400 600
Width/mm Width/mm Width/mm
(a) 3.6 ms (b) 6.8 ms (c) 14 ms

图 16 不同时刻空泡轮廓对比
Fig. 16 Comparison of cavitation contours at different times

113401-12