伴随着北极航道逐渐的开通,北极圈内的石油与天然气资源得以开发,其战略地位凸显,碎冰、浮冰与水相互融合是北极航道的特殊性,而潜射导弹的独特性,是维护航道安全最有效的保障。本课题用运动体模拟潜射导弹,主要研究运动体在冰水介质耦合下的运动状态,揭示运动体穿越冰水混合区域诱发的碎冰与水、碎冰与运动体相互作用的机理,为运动体穿越冰水混合区域的前沿应用奠定基础。为了研究运动体与冰水介质之间的相互作用,采用耦合欧拉—拉格朗日方法对运动体穿越冰水混合物进行了数值模拟,分析了运动体头部形状,长径比,进入冰水混合物的初始速度诱发的空化效应,流场特征,对流场中碎冰的应力,碎冰与碎冰之间的相互作用力,以及二者之间的阻力特征。同时构建运动体穿越冰水混合物的模拟实验测试系统,主要的结论如下:在相同的速度下,头部形状为截锥形相对于圆柱形的运动体与冰水介质相互作用,可以减弱包络在其自身周围形成空腔与空泡扩散的速度,而后者在其周围形成空腔的直径大于前者且对流场中作用于碎冰应力也大于前者;但对流场压强的影响不如半球形运动体明显,同时受到冰水介质的阻力大于前者;大长径比的运动体可以维持自身形成周围空腔的相对稳定且对流场中作用于碎冰的应力也更大,受到冰水介质的阻力高于小长径比的运动体;运动体进入冰水混合物的初始速度越大对其周围形成的空腔、流场压强以及对流场中作用于碎冰应力的影响更加明显,受到冰水介质的阻力也大于初始速度为低速的运动体。同时本课题运用冰水混合物的模拟实验系统开展了实验研究,测试了典型工况下运动体与冰水介质之间的相互作用,数值模拟结果与实验结果基本吻合。