Page 108 - 《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

头弹和平头弹在入水期间空化器形成的空泡将弹体包裹在内，水面下的弹体表面未出现沾湿现象。
6 ms 时，弹体即将完全入水，60°锥头弹的肩部表面部分仍处于沾湿状态，其余弹体的表面基本被空泡全
包裹，且头部锥角越大，空泡越宽。
提取不同时刻下不同头型弹体入水初期的空泡轮廓宽度最大值，见表 1。由表 1 可知，随着弹体向
下 运 动 ， 表 面 空 泡 的 最 大 宽 度 逐 渐 变 大 ， 且 同 一 时 刻 ， 头 部 锥 角 大 的 弹 体 空 泡 轮 廓 最 大 宽 度 更 大 。
3 ms 时刻 60°锥头弹体由于肩部锥段表面发生了二次空化，所以形成的空泡最大宽度大于 90°锥头弹体。
6 ms 时刻弹体完全入水后，60°锥头弹和 90°锥头弹形成的空泡最大宽度接近 1 倍弹径，平头弹的空泡最
大宽度最大，为 1.28 倍弹径。

表 1 不同时刻各弹体入水初期空泡最大宽度
Table 1 The maximum width of the cavitation at the initial stage of each projectile entering the water at different times
空泡最大宽度/mm
弹体模型
1 ms 2 ms 3 ms 4 ms 5 ms 6 ms
60°锥头 64.10 75.71 106.06 110.89 116.66 123.25
90°锥头 74.37 89.45 103.19 114.11 120.42 124.90
120°锥头 82.98 103.82 114.55 126.38 134.49 136.10
150°锥头 86.88 106.97 120.82 133.87 138.11 147.02
平头 90.16 110.06 125.19 137.44 144.93 153.83

不同头型弹体入水初期空泡轮廓最大宽度 160
变化曲线如图 18 所示。由图 18 可知，随着时间 60° conical nose
90° conical nose
的推进，各弹体入水初期空泡轮廓最大宽度逐渐 140 120° conical nose
150° conical nose
增大，同一时刻，弹体头部锥角越大，空泡轮廓最 Flat nose
大宽度越大。 Width/mm 120
不同头型弹体入水运动 6 ms 后，流场压力 100
云图对比如图 19 所示。由图 19 可以看出，弹体
80
高速入水初期在其头部附近形成高压区域，在两
侧壁面空泡附近形成低压区域，且随着空化器头 60
部锥角的增大，头部压力峰值越大，高压区范围 1 2 3 4 5 6
也越大，两侧空泡轮廓越宽，低压区域范围也越 Time/ms
大。6 ms 时 60°锥头弹体肩部表面部分出现沾 图 18 弹体入水初期空泡最大宽度变化曲线
湿，沾湿区域也形成了高压，但沾湿部分的压力 Fig. 18 Variation of maximum cavitation width at the initial stage
小于头部峰值压力。 of the projectile entering the water

Absolute
pressure/MPa
5
4
3

2
1
0 60° conical nose 90° conical nose 120° conical nose 150° conical nose Flat nose

图 19 不同头型弹体入水 6 ms 后压力场
Fig. 19 Pressure field of the projectile with different head types after entering water for 6 ms

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