Page 109 - 《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

不同头型弹体入水运动 24 ms 后的水蒸气流场相云图、压力场云图分别见图 20～21。由图 20～21
中可知，24 ms 时，60°锥头弹体的中间锥段部分仍出现了沾湿，形成高压区域，其余弹体在该时刻被空泡
全包裹，弹体表面附近除头部外未有高压区域。弹体入水尾空泡闭合后在空泡末端形成回射流，空泡被
回射流从中间分隔成接近对称的两部分，同时在空泡末端附近形成了高压区域，该区域内压力也低于头
部峰值压力。同一时刻，弹体头部锥角越大，形成的尾空泡长度越长，弹体表面附近空泡轮廓也越宽，头
部高压区范围越大。

Volume fraction
of vapor
1.0

0.8

0.6

0.4
0.2

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

图 20 不同头型弹体入水 24 ms 后水蒸气体积分数场
Fig. 20 Vapor volume fraction field of projectiles with different head types after entering water for 24 ms

Absolute
pressure/MPa
5

4

3

2

1

0
60° conical nose 90° conical nose 120° conical nose 150° conical nose Flat nose
图 21 不同头型弹体入水 24 ms 后压力场
Fig. 21 Pressure field of projectiles with different head types after entering water for 24 ms

该入水工况下，60°锥头弹体水中运动时中间锥段始终存在部分沾湿区域，导致头部空化器形成的
空泡在肩部表面闭合后，后方锥段接触水域又重新发生空化现象形成新的空泡，该锥段的直径大于头部
空化器直径，导致形成的尾空泡长度、宽度均较大，从计算结果来看，60°锥头弹形成的空泡尺度大于
90°锥头和 120°锥头弹体的。
不同头型弹体入水运动 48 ms 后的流场相云图、涡结构场分别如图 22～23 所示，其中计算时采用
−1
Q 准则来捕捉流场内的涡结构，涡量等值面取值 100 s ，通过涡结构来表征弹体水中运动时的流场变化。由
图 22～23 中可知，在 48 ms 时，60°锥头弹体运动姿态向右发生了偏转，其余弹体弹道竖直向下保持稳
定，同时 60°锥头弹由于在中间锥段表面发生了二次空化，尾空泡的长度、宽度也较大；各弹体在入水前

113401-16