高压多气室排气式气囊设计计算研究

应用大型有限元软件Abaqus对多气室排气式高压气囊缓冲特性进行计算研究。建立多气室气囊模型,计算分析了影响气囊缓冲特性的具体参数。结果表明,在同种条件下,结构所受过载随气囊初始充气压力增大而提高;在相同充气压力下,缓冲过载随排气压力提高而提高,随排气口面积增加而降低。气囊缓冲特性不仅与初始充气压力有关,而且与排气口面积和排气压力有关。     

环形气囊水下充气展开过程仿真与分析

为了对水下航行器环形气囊的水下充气过程进行研究,依据控制体积方法基本思想,运用热力学和弹性体弹性本构模型等理论,建立了气囊水下充气过程数学模型,并在此基础上编制计算程序,对该气囊水下充气过程进行了仿真,同时对影响气囊水下快速充气的因素进行分析。仿真结果表明,所建立的模型能基本反映环形气囊水下充气过程相关参数的变化规律,可为后续水下航行器上浮过程的仿真研究提供参考。     

水下航行体充气上浮仿真方法研究

为研究气囊展开对水下航行体充气上浮过程中的姿态变化以及运动轨迹的影响,提出一种多学科协同仿真方法。建立水下气囊的展开动力学模型,基于控制体积算法获得气囊充气展开过程的体积膨胀率曲线;在保持气囊体积膨胀率等效的条件下,建立可以同时耦合航行体6自由度刚体运动和气囊局部变形的水动力模型,并基于Navier-Stokes方程进行计算。通过仿真计算,得到水下航行体充气上浮的精细化过程,并获得水下航行体上浮时合力分量的时间历程曲线和姿态变化数据。结果表明：气囊的增浮作用能有效实现航行体的上浮回收;在上浮过程中,由于漩涡结构的不对称性使得航行体受到一定侧向力的作用,上浮时处于螺旋上升过程;上浮时,航行体会受到水流提供的竖向力作用,因此为加快上浮,上浮前应尽量调整航行体的攻角为正。     

不同水深爆炸气泡运动特性仿真

为了研究不同水深对水下爆炸气泡运动特性的影响,采用有限元软件LS-DYNA建立了典型装药在不同水深下爆炸的仿真模型,计算并给出了不同水深条件下的爆炸气泡半径的时间历程曲线和压力场参数,并与经验值进行了比较,表明了有限元模型的正确性.通过对爆炸气泡的最大半径、脉动周期及压力场的对比分析,得出了不同水深压力对爆炸气泡脉动的影响规律,仿真结果表明,对于相同的装药,最大爆炸气泡半径和脉动周期都随水深增加而变小;爆炸场中气泡上部的压力最大,侧面次之,下部最小.本文的研究结果可以为水中兵器战斗部毁伤威力的评定提供参考.     

仿形诱饵体充气展开过程及红外辐射特性

为了提高坦克和装甲车辆的战场生存概率,提出一种气囊充气式仿形诱饵体。基于LS-DYNA有限元分析软件并采用控制体积法模拟了简化的气囊诱饵体的充气展开过程。获得了气囊充气过程中,气囊外形变化的动态结果,囊内压力和温度的变化规律;分析了气囊的热辐射特性,得到了气囊在不同温度下的光谱辐射出射度及其在3~5μm和8~14μm波段下经大气衰减后的辐射强度变化对比曲线。研究结果对仿形诱饵体的设计具有一定的参考价值。     

水下发射装置后坐能量测试及特性分析

利用卧式后坐装置、磁电式速度传感器、测量放大器、瞬态波形记录仪及计算机组建了一套水下发射装置后坐能量测试系统。利用该系统分别在陆上和不同水深（0．75、5、10、15和20m）的状态下，对水下发射装置的后坐运动参数进行了测试，得出了后坐能量随水深的增加而增大、而后坐距离随水深增加而减小的变化规律。利用最小二乘法，建立了水下发射装置后坐能量随水深的变化规律模型，并通过实验对该模型作了进一步验证，并对测量结果的不确定度做出初步分析。     

形状记忆合金驱动的折叠弹翼的结构设计

对于机载制导武器,翼面相对于导弹直径,在横向尺寸中占有很大的比例,因此采用翼面折叠的方式可以大大减小导弹横向尺寸。在弹翼展开机构中,展开驱动方式设计至关重要,本文提出了一种基于形状记忆合金的折叠弹翼展开机构的驱动方式。     

机载导弹折叠舵展开气动特性试验研究

针对采用折叠舵的机载导弹发射后,舵面从折叠到展开过程中不同展开角下外翼面的气动特性特别是折叠轴扭矩进行研究。主要分析了展开角、来流马赫数、侧滑角对外翼面气动力的影响。研究发现,随着展开角的增加,外翼面气动力以及折叠轴扭矩均有不同程度增加;马赫数对外翼面的力及扭矩影响不大;随着侧滑角增加,外翼面受力及扭矩逐渐增加,增量与展开角有直接关系。     

深水爆炸二次压力波超压峰值的工程模型

研究水下爆炸深度对二次压力波传播的影响和深水爆炸二次压力波超压峰值的定量计算方法,具有重要的工程应用价值。基于AUTODYN软件建立球形TNT装药深水爆炸的数值仿真模型,利用模拟深水爆炸罐试验数据进行了模型校验,计算与试验结果的吻合度和一致性良好。在此基础上,进行30 g球形TNT装药在5~8 000 m水深范围内爆炸共18个工况的计算,每个工况提取5个爆距的二次压力波超压峰值,共得到90个仿真数据结果。仿真数据与分析结果表明：深水爆炸二次压力波超压峰值符合爆炸相似律;深水爆炸二次压力波超压峰值随水深的增加单调连续增大,增大比率随水深的增加不断减小。通过进一步数据分析与处理,得到基于爆炸相似律结合水深修正的计算深水爆炸二次压力波超压峰值的工程模型,该模型具有重要的工程实用性和通用扩展性。     

水下航行器折叠鳍折叠机构设计

介绍了一种水下航行器中的折叠鳍折叠展开锁紧机构。简述了机构的方案选择、结构设计两方面的内容。经试验试装动作验证表明,折叠鳍可有效展开锁紧,机构动作可靠。     

一种基于无迹卡尔曼滤波的UUV协同定位方法

多水下无人航行器(multi-UUV)协同定位技术是解决海洋中间层水下导航定位问题的重要途径,针对以往multi-UUV仅靠距离量测的协同导航定位精度低的问题,给出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)方法的UUV协同定位方法。利用从UUV的运动学方程和基于距离的量测方程建立了从UUV的导航模型,针对该非线性导航模型,采用UKF设计了导航滤波算法,避免了对非线性方程的线性化处理,实现了递推导航滤波算法,并与传统的航位推算方法进行了仿真对比。仿真结果表明,从UUV能够利用该导航滤波算法进行实时定位,比传统的航位推算方法具有更高的定位精度。     

UUV水下对接过程中非定常流体动力数值仿真

UUV水下对接回收过程中,回收装置和UUV之间存在非定常流体干扰现象。采用有限体积法和非结构动网格技术,运用SIMPLEC算法及k-ε湍流模型,在笛卡尔坐标系下对UUV水下对接过程进行数值模拟,并得到不同速度和攻角下,UUV流体动力随距离的变化规律及相应流场分布。通过UUV与远场实验值进行对比分析,验证了基于动网格技术的有限体积法在处理UUV水下对接过程中流体干扰问题的可行性。     

UUV靶场试验非同步水下被动声学跟踪算法

在无人水下航行器（UUV）正式投入使用前,需要一系列的海上考核与验收,传统的合作式目标水下测量方法不利于远距离目标航行轨迹的监测。该文提出了一种新的靶场UUV水下跟踪方法,利用全球定位系统（GPS）确定初位置,并利用UUV上的固定连续声学发射频率信息,采用伪线性Kalm an滤波进行UUV运动状态参量估计,对UUV进行了跟踪,给出了运动状态跟踪算法,并进行了仿真研究,研究结果表明,该方法可以很好地跟踪水下UUV的运动轨迹。     

典型装药水中爆炸参数与水深关系的仿真研究

考虑了炸药在水介质中爆炸时不同深度水压会对爆炸参数产生不同的影响，该文采用有限元软件ANSYS／LS-DYNA建立了典型装药在不同水深压力下爆炸的仿真模型，计算了在不同水深压力下不同点处的爆炸冲击波压力，分析了炸药水中爆炸的冲击波压力随水深的变化关系，得出了同一装药在不同水深处爆炸时，与爆心不同相对位置处的冲击波压力随水深的变化规律。本文的研究有助于水中兵器战斗部毁伤威力的评定以及引信作用距离的设计。     

高温粒子特性对气泡动力学与声辐射特性的影响

为探讨烟火药水下燃烧高温粒子与水作用的声辐射特性,基于传热传质理论构建了烟火药水下燃烧高温粒子与水作用的气泡动力学模型,计算分析了高温粒子的初始温度和粒径对气泡动力学与声辐射特性的影响。结果表明,当燃烧深度为1m时,随着高温粒子初始温度和高温粒子初始半径的增加,所形成气泡的体积、体积变化的加速度以及声压级均随之增大:高温粒子初始温度每增加200K,气泡的体积、体积变化的加速度和声压级分别平均增加1.01倍、1.78倍和1.04倍;其初始半径每增加0.4mm,则气泡的体积、体积变化的加速度和声压级分别平均增加1.78倍、2.28倍和1.15倍。     

空投 UUV 入水冲击仿真研究

空投布放的水下航行器在入水冲击初期会遭受巨大的冲击载荷,可能对壳体结构和携带的仪器设备造成很大的危害。掌握 UUV 在不同工况入水时所受冲击力的情况,对研究空投 UUV 壳体强度设计和安全入水方法都有着非常重要的作用。建立了 UUV 入水有限元仿真模型,并利用 ANSYS ／LS-DYNA 对 UUV 在多种工况下入水时所受冲击力的情况进行计算。最后通过分析仿真结果数据得到几点有益的结论,为空投 UUV 安全入水提供有价值的参考。     

军用UUV 保障训练考核系统

为促进部队无人水下运载器装备(unmanned underwater vehicle,UUV)保障能力的提升,加快该型装备战斗力生成,设计UUV的保障训练考核系统。以仿真技术为基础,采用虚拟仿真训练与实装训练相结合的方式对UUV装备的技术准备过程实现模拟训练和考核,从系统的功能和特点出发,研究军用UUV保障训练考核系统的硬件和网络结构,并进行实体建模。分析结果表明:该系统最大程度地提高了UUV保障训练考核活动的质量和效率,同时实现了对训练考核过程的信息化管理,为保障流程的优化研究奠定了基础,也为其他装备的保障训练和考核提供了良好的借鉴。     

EFP水中飞行特性及侵彻间隔靶的仿真与试验研究

针对爆炸成型弹丸(EFP)战斗部在水下弹药的应用问题,利用LS-DYNA有限元软件,仿真研究了EFP在水中的速度衰减与质量损失规律及对不同距离的间隔靶侵彻规律,并通过高速摄影试验进行了试验验证。结果表明,EFP入水后形态极不稳定,质量急剧减小甚至碎裂,随着在水中飞行距离的增加质量逐渐减少至初始质量的1/3~1/5,EFP在水中速度先以线性下降后呈指数规律衰减,且EFP飞行2.5倍装药直径距离可贯穿5 mm靶板,但是EFP飞行超过5倍装药直径时已不具有侵彻能力。     

无人水下航行器海底停驻流体动力特性分析

为了研究无人水下航行器(UUV)在海底停驻时水流侧向流过时的受力特性以及垂推对其的影响,采用计算流体力学（CFD）方法,用ANSYS ICEM对海底定点停驻UUV有、无垂推两种模型在距离海底不同距离以及海底不同倾角时的状况进行结构化网格划分,并利用CFX对其在不同水流速度下的流场进行了数值模拟,得到了其侧向力、升力随水流速度、距海底距离及海底倾角的变化曲线,并对计算结果进行了分析。最后,根据有、无垂推两种模型的受力仿真结果,分析了垂推对海底定点停驻UUV流体动力特性的影响。分析结果表明：侧向力受近壁面影响较小,而升力受其影响很大;侧向力和升力均随着水流速度的增大而迅速增大;侧向力随着海底倾角绝对值的增大总体呈减小的趋势,其升力则随着倾角的增大迅速增大;UUV有垂推时所受侧向力比无垂推时要大5%~15%,而升力则大数倍。