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原文传递浮筒发射装置设计及稳定性研究

论文题名：	浮筒发射装置设计及稳定性研究
关键词：	浮筒发射装置;无动力上浮;稳定性;数值模拟;结构设计
摘要：	目前，跨介质飞行器成为国内外军事领域研究的热点和方向之一，本课题开展该领域水下发射技术研究中的水下上浮发射平台技术，围绕着水下浮筒发射技术中所涉及的稳定性、构型设计、试验技术等进行研究，主要工作如下：　　（1）完成了浮筒发射装置的上浮稳定性分析。建立了浮筒发射装置上浮过程动力学模型，完成了流体动力学计算，实现了浮筒发射装置稳定性分析，根据稳定性计算结果，设计了两种不同外形的浮筒，依据相似准则数对装置进行缩尺模型设计，完成了该模型的上浮过程和发射过程理论分析。　　（2）利用流体力学分析软件STAR-CCM+对浮筒上浮过程进行数值仿真。数值计算采用有限体积法和重叠网格技术求解非定常雷诺平均N-S方程和RNGk??湍流模型，分别对两种外形在初始偏转角度为0°、3°、6°三种工况的装置上浮过程进行仿真。计算结果表明：相同装置在不同角度下从静止状态上浮，上浮加速度相同，装置最终接近水面时的速度也相同；初始偏转角度越大，装置上浮过程的摆动角度越大，其角速度变化越大，装置达到稳定上浮状态时间越长。　　（3）搭建上浮装置试验和测量系统，包括上浮平台控制系统、高速影像测量系统，试验水箱、给水/抽水系统等。开展上浮试验研究，包括两种外形在初始偏转角度为0°、3°、6°三组工况的上浮试验。通过对高速摄影获得的试验图像，采用数值拟合方法进行数据分析，并进行处理，获得在不同工况浮筒发射模型上浮速度、上浮加速度、偏转角度和加速度随高度的变化规律。比较数值仿真和计算结果，试验与数值仿真结果基本一致，得到了发射上浮装置在上浮过程的一般性规律，能够为水下上浮发射平台的工程应用设计提供参考数据。
作者：	张雪静
专业：	航空宇航科学与技术
导师：	韩文仲;赵梦梦
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北华航天工业学院
学位年度：	2022