超空泡射弹是20世纪末出现的一种新型水下防御型武器,在功能上与脱壳穿甲弹相似,依靠弹道末端高的动能存量打击目标,与常规的射弹类武器不同的是,水下超空泡射弹的工作介质是水。超空泡射弹的主要特点是运用了自然超空泡减阻技术,使得超空泡射弹在水下能够保持高速、稳定航行。自然超空泡减阻技术是指通过提高航行体的速度和合理的设计射弹外形结构来生成自然超空泡,从而大幅度的降低了航行体的阻力,其粘性阻力可以减小90%以上。本文主要是利用数值模拟的方法对超空泡射弹主要结构参数进行仿真研究,分析射弹主要外形结构布局对射弹超空泡形态和阻力特性的影响,为超空泡射弹的结构设计提供了两相流体力学基础。具体研究内容如下:针对超空泡射弹的主要结构参数设计二维轴对称超空泡射弹简化模型和带尾翼的三维简化超空泡射弹模型,为本文后面的数值模拟提供几何模型。基于自然空化模型,对圆盘空化器进行了数值仿真,获得圆盘空化器空泡形态随空化数变化规律,并与经验公式进行对比,验证空化模型对自然超空泡射弹数值模拟的可信度和适用范围;利用二维轴对称模型,分别对不同超空泡射弹前弹身母线形状、前弹身长细比以及空化器直径的模型进行了数值仿真,分析射弹以上主要外形结构对空泡形态和阻力特性的影响;利用三维模型,对不带尾翼和带尾翼的超空泡射弹在不同空化数下进行数值仿真,分析射弹尾翼对空泡壁面的穿透现象以及尾翼穿透空泡壁面对整个超空泡的稳定性的影响和阻力的影响。