现代防暴水炮中的脉冲射流动力过程及雾化机理研究

现代防暴水炮作为非致命武器家族的重要成员，受到世界各国的普遍重视。发射管内高速高压气液两相流动力过程和液柱飞行过程中雾化特性是脉冲水炮研究的难点。本项目采用VOF方法分析高速高压空气与水界面之间作用规律，采用欧拉-欧拉数值模拟方法分析发射管内气液掺混区气液两相流动力特性，揭示发射管结构参数和运动参数的影响规律；采用K-H(Kelvin-Helmholtz)和R-T(Rayleigh-Taylor)不稳定性理论分析液柱在飞行过程中的雾化特性，获得脉冲气液两相射流分裂雾化规律，给出脉冲液柱的最大射程估计。进一步分析发射管几何结构参数、气体驱动压力、气液混合比等参数对于水炮最大射程、有效作战半径、雾化颗粒直径等主要性能指标的影响规律，并进行相应的实验验证。项目所获得的高速高压条件下发射管内脉冲气液两相流动力学理论模型和液柱雾化特性的测量方法，为现代脉冲防暴水炮设计提供了相应的理论指导和技术支持。