NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐẠN PHI TIÊU APS CHUYỂN ĐỘNG DƯỚI NƯỚC BẰNG CÔNG CỤ MÔ PHỎNG SỐ

Tóm tắt

Bài báo này tập trung nghiên cứu đặc tính động lực học của đạn phi tiêu từ súng trường bắn dưới nước (APS) khi chuyển động trong môi trường nước với vận tốc cao bằng công cụ mô phỏng số CFD. Do tính đối xứng trục của bài toán, mô hình 2D trục đối xứng được xây dựng từ kích thước thực tế của đạn và rời rạc bằng lưới phi cấu trúc trong ICEM-CFD để tối ưu chi phí tính toán. Phương trình Navier-Stokes được giải bằng phương pháp thể tích hữu hạn trong ANSYS Fluent, kết hợp mô hình dòng rối k-ε và mô hình xâm thực Singhal nhằm mô tả quá trình hình thành khoang hơi. Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của hình dạng đầu đạn và vận tốc ban đầu đến sự phát triển của khoang xâm thực và lực cản thủy động. Các thông số thủy động lực học và lực cản lên đạn được nghiên cứu, qua đó có thể dự đoán quỹ đạo chuyển động của đạn. Kết quả mô phỏng chỉ ra khả năng của phương pháp đề xuất trong việc mô tả chính xác sự thay đổi trường dòng chảy và hiện tượng siêu xâm thực quanh đạn, cung cấp cơ sở khoa học hữu ích cho công tác thiết kế, cải tiến đạn phi tiêu dưới nước trong lĩnh vực quân sự và công nghệ biển

Title

NUMERICAL INVESTIGATION OF THE HYDRODYNAMIC OF APS DART PROJECTILES IN WATER USING CFD

Abstract

This paper investigates the hydrodynamic behaviour of APS dart projectiles fired underwater at high speed using computational fluid dynamics (CFD). Exploiting geometric axial symmetry, a twodimensional axisymmetric model was created from the projectile’s actual dimensions and discretized with an unstructured mesh in ICEM-CFD to reduce computational cost. The incompressible NavierStokes equations were solved using the finite volume method in ANSYS Fluent, with the standard k-ε turbulence model and the Singhal cavitation model to capture vapor-cavity formation. We examine the influence of nose geometry and initial velocity on cavity development and hydrodynamic drag. Key hydrodynamic quantities and drag forces were quantified to enable trajectory prediction. The results demonstrate that the proposed approach can accurately describe flow-field variations and supercavitation phenomena around the projectile, providing a sound basis for the design and optimization of underwater dart projectiles in military and marine engineering applications