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。     

随行装药内弹道数值模拟

本文分析了随行装药技术提高火炮初速的机理,给出了随行装药的内弹道计算的经典简化模型,并列出了部分理论计算与实验的结果.     

随行装药火炮经典内弹道模型与实验技术研究

对随行装药理论和实验技术做了进一步的研究。建立了更能反映膛内气体流动、能量转换的经典内弹道模型，并引入了包覆、钝化火药的计算方法。对随行装药的最佳随行效果和点火延迟时间进行了论证和分析。同时，还介绍了随行装药实验技术研究的部分结果。     

基于改进两相流模型的模块装药内弹道模拟

为研究模块装药的特殊装药结构的内弹道特性,改进和优化装药结构参数,需建立数学模型进行模拟。现有的两相流模型不能直接用于模块装药的计算,根据模块装药的特点对现有模型进行改进和细化,考虑了装药和点火不连续、模块非同时破裂等因素,使其更接近模块装药内弹道实际过程。根据建立的改进数学模型对模块装药内弹道过程进行模拟,并对结果进行验证和分析。模拟结果与实验对比相符,数值模拟显示:在模块装药内弹道过程中存在点传火间断,传火过程更长,模块是按序破裂的。模块破裂时间受模块盒体强度和传火性能影响,模块盒体和传火管端盖强度越大,则模块破裂开始时间越晚,开始破裂到所有模块全部破裂时间跨度更长。     

湍流两相流内弹道模型

采用双流体两相流模型,推导有粘的两相流内弹道基本方程,并且建立了两相相互作用的气固两相湍流数学模型。     

串式装药两相流模型及数值求解

为改善串式装药的内弹道性能,对超高射频弹幕武器的核心技术串式装药进行研究。根据内弹道学及两相流相关基础知识,通过合理假设建立了串式装药的准两相流内弹道数学物理模型,给出计算方法,并采用MATLAB编写了计算程序,以30 mm口径武器为基础进行了数值求解,对求解结果给出了较好的三维图例,反映了发射药的燃烧规律及弹丸的运动过程。从理论上对侧药室密封和不密封进行了计算。结果表明,在最大压力保持基本不变的情况下初速由未密封时的588.4 m/s提高到密封后的626.3 m/s,初速提高了6.4%,对侧药室密封能够在一定程度上改善串式装药的内弹道性能。     

基于OpenFOAM的三维内弹道两相流程序开发及其应用

为了克服独立编程实现内弹道两相流程序存在仿真周期长、代码复用率低以及不具备复杂计算域求解能力等缺陷,该文在开源有限体积软件(OpenFOAM)框架中开发了三维内弹道两相流求解器;对内弹道两相流求解器正确性展开了三方面验证,即压力波捕捉能力验证、全域守恒性验证、内弹道试验验证;对中心炸管式抛撒系统点传火过程进行了仿真分析。仿真与试验对比结果表明,该文所开发的三维求解器为内弹道问题数值分析提供了高效且具备求解复杂计算域能力的仿真工具。     

固体随行装药内弹道模型及数值模拟

随行装药点火燃烧在整个火炮内弹道过程中具有独特性，有必要开展随行装药内弹道过程的理论研究，为工程应用提供理论指导。采用包容式固体随行装药方案，利用新研制的点火延迟机构，考虑了弹丸的变质量问题。在实验的基础上，建立了固体随行装药的内弹道零维模型，并与常规装药进行了对比，预测了弹后空间特征参数的变化规律。采用模型编写的计算软件计算结果与30mm弹道炮的实验结果进行比较可以看出，计算的P-t曲线与实测的P-t曲线具有较好的一致性。建立的数学物理模型的处理方法行之有效，可以用来指导随行装药的设计。     

埋头弹随行装药内弹道性能的数值分析

为研究埋头弹火炮的更优性能,基于2次点火及火药程序燃烧控制技术,建立了埋头弹固体随行装药内弹道零维模型。针对某埋头式榴弹的试验结果进行了数值模拟,获得的初速、膛压变化规律与实测结果相吻合。在此基础上,数值分析了加载随行装药后多参数变化对埋头弹火炮内弹道性能的影响。结果表明,在最大膛压不变的条件下,随行装药可提高炮口初速6%; 随行装药量、燃速系数及点火延迟时间三者合理优化匹配,才能实现最佳的内弹道性能。     

随行装药效果与敏感性研究

对随行装药理论和实验技术做了进一步研究，在实验基础上，利用经典内弹道模型，对随行装药的各种可行方案进行了论证和分析，其中包括：随行装药的最佳随行效果；包覆或钝化延迟时间的优化等。     

某中等口径火炮两相流内弹道数值模拟

采用“银盆”１．０版两相流内弹道软件，对某中等口径火炮的内弹道过程进行了数值模拟，给出了较详细的模拟结果，并进行了分析。     

高压条件下伴随化学反应两相流动的数值模拟

建立了高装填密度火药床在高压条件下的一维两相流体力学方程组，探讨了两相自由射流边界的处理方法，并对其进行了数值求解．揭示了对流燃烧过程的燃烧机理．数值结果与实验测得的压力曲线和火焰阵面曲线有较好的一致性     

无壳弹内弹道分段式两相流模型的数值模拟

建立了无壳弹内弹道不同燃烧阶段的一维两相流力学模型，然对无壳弹射击过程中的燃烧特点，采用分段式建模的方法，探讨了无壳弹膛内内弹道的变化规律，并进行了数值求解，数值结果和实测曲线具有较好的一致性，揭示了无壳弹内弹道循环的机理。     

模块装药火炮内弹道二维两相流数值预测

根据模块装药火炮复杂装药结构的特点,考虑了隔仓及环形间隙区的作用并建立了轴对称二维两相流内弹道理论模型。数值预测结果表明,膛底、药室口部曲线与实验有较好的一致性。文中还给出了模块装药膛内发射过程的详细计算结果,对于指导该类装药设计具有重要意义。     

分装式高装填密度火炮内弹道两维多相流数值模拟

在含多种点火元件的分装式高装填密度坦克炮中，考虑点火管，弹丸尾杆作用建立了轴对称两维多相流数学物理模型。并对其进行数值分析，结果表明，弹底和膛底曲线与实验有较好的一致性，坡膛和尾杆处的流动壅塞引起了膛内局部压力升高。     

弧厚不均火药在内弹道计算中的处理方法

根据所用粒状药内外弧厚不同的特点，推导了该粒状药二项式与三项式的形状函数，并进行了比较，建立了粒状药与管状药组成的混合装药的多相流内弹道理论模型，编制工程实用的软件系统，数值预报射击过程膛内物理量变化的详细结果，该研究结果对于指导装药设计，弹丸设计与身管设计都具有重要的理论参考价值与工程实际意义。     

火药破碎对压力异常影响的数值模拟

根据火药破碎度与颗粒间应力的实验关系式，通过计算膛内火药床的颗粒间应力，直接获得不同时刻膛内不同位置的火药床的破碎度，分析了火药破碎对膛内循环过程的影响。指出火药破碎是产生异常压力甚至膛炸的主要原因。研究结果对膛内异常压力和膛炸机理分析以及装药设计均具有重要理论指导意义。