液体工质电热化学炮的两维多相流模型研究

液体工质电热化学炮内弹道过程的本质是高速等离子体射流与推进剂工质的相互作用并推动弹丸运动的过程，基于对该过程物理机理的现有理解，本文提出了用于描述液体工质电热化学两多相流模型，主要包括；描述等离子体与液体工质气态产物运动的两湍流模型和描述由等离子体射流卷吸引起的液体工质颗粒运动的颗粒轨道模型，根据上述模型进行了数值计算。     

液体工质电热化学发射过程内弹道特性分析

描述了液体工质电热化学发射系统中液体工质的内弹道过程，并建立了相应的数学模型、编制了计算程序，该模型用经验关系修正燃烧过程中Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ动力不稳定性的影响，可用于预测燃烧过程压力、弹丸行程的瞬时变化。结果表明液体工质电热化学发射过程中燃气压力存在双峰现象，第一个峰值出现在弹丸几乎尚未运动的时刻，与初始空腔体积以及初始等离子体射流有关；第二个峰值则是等离子体和工质分解的共同作用结     

电热化学炮内弹道过程的势平衡分析

通过对电能作火药当量化假设，将势平衡理论用于电热化学炮的内弹道分析。根据常规和电热化学发射的试验结果，初步探讨了势平衡理论在电热化学炮内弹道数据分析中的应用。该方法可以用于确定弹丸运动的阻力系数，确定实际火药力和电能利用系数，评价脉冲放电的作用效能。根据势平衡点参数的变化，可以检测膛内火药燃烧是否有异常现象。     

固体电热化学炮一维模型的耦合研究

在固体电热化学炮 ( SPETCG)的内弹道计算过程中 ,人们多把等离子体源以电能的形式或以带修正系数的内能项直接结合到火炮内弹道零维模型上进行简化计算 .本文从固体电热化学炮内弹道一维模型出发 ,在适当假设的前提下推导出了一维耦合模型 ,使其对内弹道耦合过程以更精确的描述 ,并对其该模型计算的结果进行了讨论 .     

再生式液体发射药火炮中雾化燃烧过程的模拟

再生式液体发射药火炮（ＲＬＰＧ）内弹道过程最为棘手的问题是对液体（ＬＰ）射流从贮液室喷注到燃烧室，射流破碎形成具有一定尺寸分布的液雾及液滴燃烧这一复杂过程如何进行数学描述。为此提出了一个再生式液体发射药火炮的内弹道改进模型，模型中考虑了膛内气流运动的拉格朗日问题。为此基础上，模拟了液体药雾化燃烧过程。对提出的几种雾化燃烧模型进行了比较，同时与Ｃｏｆｆｅｅ编码计算结果也进行了比较。     

电热加速器集总参数模型弹道效应分析

电热轻气炮是实现弹丸超高速发射的一种有效途径，在其放电过程中，电能密度，充气压力，药室容积以及工质种类等参数是影响系统弹道性能的重要因素，本文在给出电热轻气炮数学模型基础上，利用所建内模弹道与放电回路的耦合编码详细分析了主要系统参数地弹道性能，能量利用率的影响，以１２．７ｍｍ口径氦工质电热轻气炮为例，在弹丸质量为８ｇ时，对系统参数进行了优化设计。     

电热发射内弹道集总参数模型

本文在一定的假设基础上给出了电热发射内弹道集总参数数学模型 ,该模型包括放电管内等离子体生成、流动过程以及燃烧室内液体发射药的燃烧等过程。考虑了毛细管材料烧蚀、电离产生等离子体的机理 ,液体发射药的燃烧 ,弹后气体的压力分布。利用该模型对电热发射内弹道过程进行了数值模拟 ,其结果与实验值在特殊点上具有较好的一致性     

燃烧轻气炮氢氧燃烧特性详细反应动力学模拟

应用氢氧燃烧19步详细化学反应机理,建立了某燃烧轻气炮氢氧燃烧单区模型,数值模拟了氢氧混合气体燃烧发射弹丸的过程。模拟结果与文献［1］实验结果基本吻合,较好地模拟了某燃烧轻气炮氢氧燃烧热力学过程。在此基础上,对多种工况参数下的氢氧混合气体燃烧进行了系统仿真计算,分别讨论了初始温度、初始压力、稀释气体成分与比例对燃烧轻气炮氢氧燃烧特性以及内弹道性能的影响,分析了氢氧燃烧过程中各化学组分的变化。研究结果表明,氢氧混合气体初始温度、初始压力和稀释气体成分与比例对燃烧轻气炮内弹道性能有着显著影响。     

燃烧轻气炮发射过程数值模拟与优化

针对常规火炮理论初速极限较低的问题,基于氢氧燃烧特性建立燃烧轻气炮的内弹道内模型。根据燃烧轻气炮原理得到影响燃烧轻气炮內弹道性能的参数,采用粒子群优化算法对发射装置结构和内弹道参数进行优化,使用Fluent耦合Chemkin的方法进一步验证了内弹道数值仿真优化结果。结果表明：优化后装置的初速略微下降,燃烧室的初始压力和最大膛压大幅度下降,研究结果在燃烧轻气炮初期研究阶段具有较高的参考价值。     

基于势平衡的小口径模压可燃药筒装药内弹道计算

为了研究小口径可燃药筒装药膛内实际燃烧规律,以小口径可燃药筒定容燃烧的p-t曲线与主装药膛内燃烧的p-t曲线为标准,应用势平衡理论确定了小口径可燃药筒装药的燃气生成函数表达式,建立了药筒装药的内弹道模型。利用该模型对25mm弹道炮在可燃药筒装药下的内弹道过程进行了模拟计算,得到了装药在膛内的实际燃气生成规律,并最终获得了25mm可燃药筒装药的弹道解。计算结果表明,小口径可燃药筒装药的燃烧过程分为3个阶段,即可燃药筒燃烧结束前阶段、可燃药筒燃完至势平衡点阶段及碎粒燃烧阶段,各阶段的燃气生成规律均以三项式表示。以小口径可燃药筒装药膛内燃气生成函数为基础模拟得到的计算曲线与火炮实测曲线基本一致,可以描述和分析小口径可燃药筒装药膛内实际燃烧规律。     

整装式液体发射药燃烧推进过程的内弹道特性

为研究液体药燃烧过程中的压力波以及Taylor-Helmholtz不稳定效应对内弹道性能的影响,针对12.7 mm小口径整装式液体药燃烧发射装置,利用有限元分析软件ANSYS建立气体与液体两相反应流数理模型。通过数值模拟得到液体发射药燃烧过程中Taylor空腔气体与液体界面的演化特性,以及组分质量分数、液体药蒸发速率、化学反应速率和温度云图。结果表明：蒸发和燃烧反应主要发生在Taylor空腔表面,而产物则会均匀地扩散到整个空腔;同时由于Helmholtz不稳定效应,空腔表面会出现褶皱现象。在整个扩展过程中,空腔的轴向扩展速度远大于径向扩展速度,药室四周仍残留有较多液体药,在Helmholtz不稳定效应作用下参与燃烧,从而导致其内弹道稳定性变差,压力振荡加剧。     

四级渐扩型BLPG内弹道特性实验研究及数值模拟

以整装式液体发射药火炮(BLPG)为研究背景,设计了一种小口径四级渐扩型整装式液体发射药燃烧推进模拟装置,实验测得该装置药室内部的p-t曲线。在经典的液体炮内弹道数理模型基础上,构建了一种全新的四级渐扩型整装式液体发射药火炮三阶段内弹道模型,并得到了数值模拟结果。结果表明:药室内燃烧压力与时间的模拟值与实测值吻合较好,计算模型合理,可用于指导渐扩型整装式液体发射药火炮的内弹道设计。采用渐扩型的药室结构可以促进燃烧稳定性。     

整装式液体随行装药的两相流数值仿真

随行装药技术通过随行液体药的燃烧提高弹底压力，可以有效地提高弹丸的初速，能够在不改变火炮结构的基础上应用于现有武器系统，增强火包的威。本文建立了随行装药的两相流内弹道模型，并采用MacCormack格式进行了数值求解，给出了随行装药的压力分布、气相速度分布和固相速度分布曲线，并与常规的底部装药结构的计算结果进行了对比，得到的坡膛处的p-6曲线和实验结果有较好的一致性，说明随行装药的两相流内弹道模型能够正确揭示膛内气固两相流动的基本规律。     

某大口径火炮发射弹丸启动压力研究

火炮发射时火药燃气压力将弹丸挤入炮膛,适当的挤进阻力能够减小初速或然误差、提高弹道一致性,是复杂的力学与火药燃烧耦合的过程。经典内弹道理论提出了启动压力假设,当火药燃气平均压力高于启动压力时弹丸开始运动,该假设导致启动压力物理含义不清楚、数值难以确定。本文以弹丸挤进过程和经典内弹道假设为基础,建立了弹底压力冲量与弹丸直线运动动量之间的数学关系,提出了弹底压力的冲量、截尾冲量与虚拟弹丸动量的关系。由于弹丸运动方程的积分形式更能反映出启动压力所具有的冲量物理意义,由此提出了一种确定弹丸启动压力的计算方法。以某大口径线膛火炮发射某榴弹为例,建立了弹丸挤进过程仿真模型,使用光滑粒子流体动力学法对某装药条件下弹带挤进过程进行了模拟,得到了挤进阻力和弹丸运动位移、速度等参数,采用本文提出的数值方法计算了等齐膛线和渐速膛线时弹丸启动压力。在以最大挤进阻力为特征点时,不同膛线形式对启动压力的数值有一定的影响,等齐膛线工况时的启动压力较渐速膛线时的启动压力略大。     

基于火炮膛内气固两相流的热散失模型数值仿真

火炮发射过程中的热散失会影响内弹道性能。在数值仿真时由于直接计算热散失较为困难,通常采用对火药力或者燃气的绝热指数进行修正的方法,但该方法无法准确预测内弹道的性能。为此该文提出了一种基于气固两相流模型的热散失计算方法,从高温燃气与身管内壁的热交换出发,建立热散失模型,并将热散失模型与火炮膛内气固两相流模型耦合,热散失量将在气相能量守恒方程中的源项中考虑。以某155 mm火炮为研究对象,采用MacCormack差分格式求解修正后的气固两相流模型,获得膛内流场变化情况。求解得到的流场参量作为热散失模型和身管传热模型的输入参数,计算出内弹道过程中总热散失量以及身管径向温度分布规律。对给出的2种测试工况进行仿真计算,计算结果与实验结果的比较表明,考虑热散失时各指标误差明显减小,最大压力误差小于1.0%,初速误差小于0.5%。总热散失占火药燃烧后产生总能量的2%～4%。证明了该方法的可行性和优越性,有助于提高内弹道仿真的精度。     

深钝感球扁药发射装药膛内实际燃烧规律

应用内弹道势面衡理论研究了深钝感球扁药发射药膛内实际燃烧规律。密闭爆发器试验揭示了在控制好球扁药的钝感层的厚度及钝感剂在球扁药本体的浓度梯度分布时，可实现相对渐增性燃烧，由基大口径火炮射击试验数据的分析给出了深钝感球扁药发射装药势平衡点的位置和该点处的参数值，建立了膛内的实际燃气生成函数，结果表明内弹道势平衡理论为研究深钝感球扁药发射装药膛内实际燃烧规律开辟了一个新途径，本研究了建立深钝感球扁药发射装药实际燃烧规律的内弹道解法奠定了基础。     

37mm液体发射火炮内弹道研究

本文给出了37mm再生式液体发射药火炮内弹道数学模型以及稳定的数值解和各种曲线.分析了某些主要参量的变化对该炮弹道性能的影响.探讨了中心控制杆与压力平台之间的关系,给出了一种新型的中心控制杆结构。其结果对液体发射药火炮的内弹道和机构设计将具有—定的指导意义。