高速潜航体如:潜艇,水下发射导弹等,是潜射武器的重要组成部分。潜射武器因其具有隐蔽性、机动性好,生存能力强,突防能力强等优势,是当前国防科技的一个热点,对提高国防实力起到至关重要的作用。潜航体在水下高速运动时,时常会伴有“空化”现象的发生。空泡的出现势必改变潜航体表面的压力分布,从而改变潜航体在运动过程中所受到的阻力、升力等,并与弹体结构动力响应耦合。这是微观,瞬时,随机,多相的复杂情况,其水动力特性也变得更为复杂。　　 本文的主要工作是分别从理论计算,模型实验和数值模拟三个方面对空化下的水动力特性做了研究。主要内容包括以下部分:　　 (1)附加质量系数的计算针对当前附加质量计算很少涉及弹性体振动模态和空化下附加质量的计算,且求解过程复杂,本文从理想流体的势流理论出发a.给出了圆柱体刚性和弹性振动模态下横向的附加质量的计算方法。并引入了有附着空泡时对附加质量的影响。　　 b.计算了有限长圆柱刚体不同长径比的附加质量,并与工程实验的结果进行了对比,其结果误差在1％以内。同时计算了一阶弹性模态下的附加模态质量系数。计算了实验中出现的空泡对附加质量的影响。　　 c.为了便于工程应用,提出了简化计算方法,引入了影响函数,并拟合了相似度很高的影响函数,将一个需要求解N阶线性方程组的问题变成了只需求N项和的问题。　　 (2)针对当前的空化实验规模大,观测和数据采集不易,本文通过设计小巧的模型实验,清楚观测了空化现象,获得了空泡的演化过程,量化了空化特征,同时也为数值计算提供了实验依据,并计算了阻力系数:　　 a.利用SHPB技术作为发射手段,高速摄影作为图像采集手段,获得了空泡的演化过程,并对比了不同弹头的空化情况。　　 b.量化了空化特征,获得空化中空泡的长度和周期随空化数变化的关系曲线。　　 c.利用图像匹配得到了模型在空化条件的阻力系数。　　 (3)基于CFD软件Flunte建立空化流的计算模型,模拟了非定常空化流动a.计算了与实验相同的工况,其结果无论空化演化过程的定性分析,还是在空泡长度、空化周期、水动力系数上的对比上,都吻合的较好。并利用压力分布图,从压力的角度给出了各个演化过程的解释。　　 b.对比了数值模拟和实验在空泡长度速度关系曲线,其结果在相对低速部分符合较好,并通过计算把关系曲线进行了合理的延伸。　　 c.最大空泡长度应满足lc=CTV∞√1+σ这一关系式,通过计算不同的速度的结果,得出C基本为一常数。