提高水下航行体的速度一直是国内外军事与海洋工程领域追求的目标,超空泡技术的发展使得水下航行体速度的提升有了新的手段,超空泡减阻技术可以减小航行体90%的阻力。俄罗斯的“暴风”鱼雷具备高速直航的强打击能力,其问世使得超空泡武器成为很多国家军事研究的热点领域。但由于空泡流场涉及相变、紊流、气液两相间的相互作用等流体力学难题,因此,对空泡流场规律的研究无论是学术意义还是应用价值方面都显得尤为必要。本文将应用计算流体力学方法,对水下航行体的空泡流场进行预测和仿真,分别针对弹体和翼型进行了的数值模拟分析,主要的内容如下:应用多相流模型配合使用空化模型以及湍流模型对回转体航行体进行数值模拟分析,分析了回转体型航行体在空泡流场中的空泡形态以及一些水力学参数。首先计算了半圆头型航体在多个空化数条件下的表面压力系数,并且与Rouse等人所做的实验数据进行对比,并且通过以上方式充分验证了本文数值模拟计算模型的正确性。计算和分析了空化形态及水力学特性随空化数、加速度、攻角等因素的变化后的变化规律,并且对比分析了不同多相流模型的计算结果。应用RNG k-ε和大涡模拟(LES)对水翼的非稳态空泡流现象的预测进行对比,分别应用Zwart-Gerber-Belamri和Schnerr and Sauer空化理论对翼型的空泡流场进行了研究分析,得到了此两种空化模型对空化流场的预测效果,并且对翼型水下航行体的云状空化的周期性的脱落过程中所涉及到的水力学特性参数进行了分析。综上所述,针对Rouse等人[41]所做的实验,本文按照以上算法对半圆头型航行体进行了验证计算,计算得到航行体表面的表面压力系数分布,验证了此数值模拟方式对航行体的空泡流场的计算具有很好的适用性。并且对翼型航行体空泡流与实验进行了非稳态图像对比,其非稳态周期性发展趋势基本一致。本文得到了航体在30m/s速度情况下以不同加速度条件下航行加速到50m/s时刻的空泡形态分布。当加速度为正值并且速度值相同的时候,空泡长度和厚度相对于定常状态下均会变小。本文应用大涡模拟(LES)对翼型的周期性云状空化的规律性进行了探索研究,翼型航行体的升阻比随空化数的增大而增大,σ=0.6、σ=0.9和σ=1.2的一个准周期内的平均升阻比在本文工况下分别为4.357、7.367和17.2,并且呈递增趋势。航行体的尾部区域存在顺时针方向的回射流,由于顺时针方向的回射流的冲击,将航行体肩部前部边缘区域起始而来的空泡切断,形成非稳态特性较强的云状空化现象。