研究水下高速兵器已经成为各国提升自身军事实力的重要途径,发展水下兵器的最大阻碍之一来自于航行时的阻力。弹体在水下航行时,所受的阻力不仅仅会使其速度迅速下降,甚至会大大降低武器的杀伤能力,而超空泡技术可以很好的解决这一难题。本文对弹体的自然超空泡流和通气超空泡流均进行了研究分析。首先,对简单模型的无关性进行了验证。在此基础之上,通过自然超空泡和通气超空泡两种工况,对比分析了湍流模型以及算法对数值计算的影响,发现RNG k-e湍流模型和PISO算法对结果的精确性影响最小,为之后的计算定下了基础。其次,对二维和三维下弹体的自然超空泡流进行数值模拟研究。分析了空化数对超空泡形态的影响,自然超空泡的演化过程,以及超空泡的减阻能力。发现空泡的尺寸随着空化数的降低而增大,且三维下的空泡尺寸较小于二维;空泡的发生起始于弹体头部,随着时间增加沿弹体表面向后发展,并在压力突增处发生破碎;弹体航行过程中的阻力大多来源于压差阻力,有超空泡时的阻力系数远低于没有时的阻力系数,在较低航速时,弹体表面大部分直接与水接触,摩擦阻力的作用不可忽视。最后,对人工通气下的超空泡流进行研究。分析了通气的质量流量,角度以及串联空化器对于空泡形态和减阻效果的影响。通过计算可知,增大通气量,空泡尺寸增加,但过多的通气量会使超空泡外形极不稳定,发生大块溃散;适量的通气,能明显降低弹体的航行阻力,太多反而使其增大;采用定量分析的方法对离散数据进行曲线拟合,找到通气量与阻力系数间的变化规律;随着通气的角度增大,空泡厚度增加,同时长度减小,弹体的阻力系数先减小后增大;在自然空泡尾部附近安装串联空化器并通气,可以明显降低弹体的航行阻力;尾喷对弹体尾部流场有明显的带走效应,对尾喷管前的流场影响很小。