弹体入射水中的流固耦合的数值计算分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

弹体入射到水中的过程是一个流固耦合过程，是固体冲击流体的过程，是能够展现流体与固体之间相互作用的过程。在处理鱼雷、反潜导弹、深水炸弹、破障弹体入水、宇宙飞船的水上回收、水上飞机的起降等许多民用和军事方面都具有十分重要的意义。对弹体侵彻过程的数值模拟研究可以近似地模拟在现实状况下的弹体侵彻情况。这样的模拟既节约了进行试验所需要的大量经济支出，也具有一定的精度，能够很好的展示真实情景下的弹体的运动状况和空气腔的变化过程。这样的研究为最经济、最快速地研发新型弹体提供了可能。

国内外许多研究学者在弹体侵彻问题上进行了长久的探索并且取得了卓越的成绩。最早在1890年，worthington就开始了入水的试验研究。1940年之后，鱼雷的设计和应用促进了该项问题的深入研究。随着美国投入了一系列的试验设备，弹体入水的试验得到了进一步的发展。最近几年，国内也开展了许多相关方面的试验与研究。其中就有中国科学技术大学精密机械与精密仪器系的罗小鹏等人借助高速摄像机及阴影测量方法，拍摄了锥形平头铝丸入水前、入水中以及入水后的连续阴影照片，研究了子弹侵彻水的全过程，为该方面的研究提供了一个很好的示范作用。来自哈尔滨工程大学的杨衡在这一步的基础上研究了不同头型的弹体入水时所产生的区别，通过之间的比较，对真实情景下应该如何选取弹体头型提出了科学的解释。

到目前为止，国内外的学者已经在弹体侵彻问题上形成了一套成熟、完整的研究系统，无论是高速还是低速、无论以何种角度入射、无论入射的物体是何种形状，都能通过有限元的数值计算分析来进行相应的力学性能研究。这样成熟的系统为设计和生产入水的弹体提供了良好的技术支持。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

本次研究将对球型弹头的弹体入水问题进行流固耦合的数值计算分析，以此来模拟球型弹头的弹体在真实情境下的入水过程，研究弹体的入水轨迹、受力情况以及空气腔的形状，并观察应力波的传递和衰减特性。以此来近似地对真实情境下的弹体入水过程进行分析研究。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确立基本的研究思路，完成开题报告。

第4-8周：熟悉ansys/lsdyna的计算流程和ale算法，建立有限元模型，开展弹体侵彻水体的数值计算分分析

第9-11周：研究应力波的衰减规律，分析弹体的受力及其运动姿态的变化。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张红松，胡仁喜，康士廷，ansys14.5/ls·dyna非线性有限元分析实例指导教程[m],机械工业出版社，2013年

[2]guozt,zhangw,wangc.experimentalandtheoreticalstudyonthehigh-speedhorizontalwaterentrybehaviorsofcylindricalprojectiles[j]，journalofhydrodynamics,ser.b,2012,24(2):217-225