Page 99 - 《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

弹体尾柱段部分最大外径 D=120 mm；头部空化器长度 L =90 mm，直径 d=30 mm，试验弹体顶部锥角 α =120°。
1
2
2
数值计算中弹体模型在 x、y、z 这 3 个方向上绕质心的惯性矩大小分别为 I =0.488 3 kg·m ，I =0.020 5 kg·m ，
xx yy
I =0.488 3 kg·m ，计算时弹体运动方向沿 y 轴反方向竖直向下。
2
zz
基于流场计算软件建立弹体高速入水的数值模型，采用全模计算，弹体入水后作六自由度运动，图 2(a)
所示为弹体高速入水几何模型，其中长方体形背景域的尺寸为 62.5D×20D×20D，D 为弹体尾柱段直径，
大小为 120 mm，水域部分高 47.5D，计算时弹体入水后运动 5 m 位移，背景域四周和上侧边界条件设置
为压力出口，底部设置为壁面。重叠域为圆柱体形，直径为 3D，高度为 9D，将弹体包裹在内。初始时刻
弹体头部距离水面 0.3 m。图 2(b) 表示整个流体域的网格划分结果，包括重叠域网格、背景域网格及相
关 加 密 区 域 细 化 网 格 ， 其 中 弹 体 表 面 加 密 网 格 尺 寸 为 0.01D， 水 面 和 运 动 路 径 加 密 区 域 网 格 尺 寸 为
0.08D。图 2(c) 所示为流场重叠域的网格划分结果，为精确获取近壁面区域的流场变化信息，在弹体模型
表面划分棱柱边界层网格，棱柱边界层网格的总厚度为 2.7 mm，延伸率为 1.2，利用壁面函数法求解弹体
近壁面区域的流场变化，无量纲壁面距离 y 的大小取 50 （30＜y ＜300），满足计算要求。
+
+

Pressure
outlet
Air 6D 15D Overset mesh
Overset
Projectile Free surface refinement area

Water v
Free surface
refinement area
y Pressure
O x outlet 47.5D Background mesh
z
Path refinement area
Wall

20D
20D
(a) Geometric model and boundary conditions (b) Fluid domain mesh
Projectile
Mesh refinement area Boundary layer mesh
Overset mesh

(c) Overset domain mesh
图 2 计算模型及网格划分
Fig. 2 Computational model and mesh generation

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