一种高压试验装置增压密封结构设计及仿真

为解决某高压试验装置内膛密封问题,根据膛内外压力差异设计了一种增压自胀式高压密封结构。利用ABAQUS有限元软件建立密封结构的平面轴对称模型,仿真计算得到该密封结构在高温高压火药气体作用下的应力分布和动态变形,根据密封面残余间隙的时间响应对该结构的密封性能进行评估,结果表明:在0.38~1.02 ms的高压时间段,炮身与筒体之间残余间隙值为零,密封性能良好。该密封结构满足高压试验装置的密封要求,为解决火炮等高压设备和装置的密封技术问题提供了有效途径。     

动叶围带顶部泄漏对冲击式涡轮气动性能影响的研究

短叶片冲击式涡轮采用带冠结构以减小动叶顶部间隙的泄漏,同时为了减小围带与涡轮外壳间隙泄漏,在叶冠围带处增加密封结构。密封内部流动比较复杂,对涡轮性能影响较大。通过对某超声速涡轮进行的三维模拟,对比不考虑间隙涡轮与考虑密封间隙涡轮(不同密封间隙)整体性能,分析密封间隙对涡轮内部流动的影响。     

基于超声检测的火炮制退机内部空化研究

运用液体空化理论分析了火炮后坐时制退机内制退液的空化机理,用非工作腔超声空化试验与压力试验对制退液空化及其对制退机工作性能的影响进行了研究.研究表明,制退液在火炮后坐过程中发生了剧烈空化,后坐结束时非工作腔内充满制退液泡沫,并不存在真空段.制退液空化泡在复进过程中逐渐溃灭,制退机非工作腔并不提供液压阻力.该结论为制退机的合理设计与故障诊断提供了理论依据.     

软后坐火炮反后坐装置建模研究

为了对某软后坐试验炮的前冲-后坐运动、制退机力进行计算及优化,建立了其反后坐装置动力学模型,通过流场计算完善解析模型中的参数,通过流场仿真检验该模型与流场仿真模型的相似度,最终得到可以近似代替流场仿真模型的解析模型。基于牛顿运动定律、伯努利方程建立动力学模型,针对中心流口筒壁沟槽式制退机进行了匀速后坐仿真,得到沟槽与流口在匀速后坐时的体积流量分配规律; 通过多速度、多开口面积仿真得到液压阻力系数与中心流口大小、流速的关系; 通过多前冲速度、多前冲位移仿真得到前冲机压强损失的规律。通过Matlab计算参数完善后该模型的火炮发射过程,并将得到的后坐速度以预定义文件Profile的方式赋给Fluent瞬态仿真中的活塞,进行仿真验证。两者的结果对比说明,该数学模型能较好地与传统制退机流体Fluent仿真模型相吻合,多通道组合流液孔制退机的液压阻力可根据伯努利公式与通道间的流速比计算。     

某火炮制退机的散热研究

火炮制退机的温升决定了能持续射击炮弹的发数,而精确计算每发射击后制退机的净吸收热量是很困难的。火炮连续射击时,若制退机的温度过高将影响后坐和复进的运动规律以及密封装置的性能。针对上述问题,以某火炮为研究对象,建立其物理模型,施加有关载荷和边界条件,通过AWE软件计算得到单发射击和连续射击后制退机的温度场及其散热的变化规律,并与传统计算进行比较和分析,为制退机的结构设计及射击试验提供参考。     

火炮制退机流场分析及节制环磨损机理研究

火炮制退机是火炮的重要组成部分,为了减少经典火炮后坐液压阻力计算模型和制退机内部流场仿真模型简化对制退机内部流场分析精度带来的影响,通过建立基于Fluent的最大限度接近于实际情况的制退机内部流场模型,运用动态网格层变法和局部网格重构法并结合Profile文件设置动网格,通过仿真得出制退机内部流场的压力、速度等的瞬时分布;在对制退机关键部件节制环周围流场分析的基础上,对节制环磨损机理进行了研究,为今后的火炮制退机优化设计和延长制退机使用寿命提供了理论基础。     

一种新型电磁制退机性能分析

按照电磁学基本理论对电磁阻尼力的基本特性进行了分析,提出了一种新型电磁制退机的结构方案,通过建立等效磁路模型得到了电磁制退机制退阻力的特性方程,根据电磁制退阻力特性,提出了一种通过对负载阻值进行控制,进而调控制退阻力大小以获得拟定的后坐运动特性的控制方法。以某型火炮为研究对象,根据火炮理想后坐运动规律拟定了该型火炮理想制退阻力和理想后坐速度变化规律,进而分析了负载阻值随后坐行程的变化规律,利用Simulink搭建了电磁制退机运动计算的动力学模型并进行分析。结果表明,通过控制负载阻值的变化,可以获得较为理想的电磁制退机制退阻尼力。     

高输出能量火工分离装置密封强化技术研究

针对某火工分离装置在高输出能量条件下的烟雾泄漏问题，进行了原因分析，提出改进方案并对改进后火工分离装置的输出性能和密封性能进行了试验验证。结果表明：密封圈压缩率低（2.1%）是造成密封失效的主要原因；提出去掉螺杆与壳体间的密封圈，并在活塞与壳体间设计2道密封圈，优化活塞密封槽尺寸，将密封圈最小压缩率增加至15%，以及在装药组件和活塞之间增设可变形不锈钢挡火圈的改进措施。验证试验表明改进后的火工分离装置输出性能满足要求，分离过程中无烟雾或其他气体产生，达到了无污染目的；作用后挡火圈呈内凹状，起到了阻隔燃气的作用。     

基于区间不确定性参数辨识的某软后坐火炮发射过程建模

火炮软后坐发射技术是降低火炮发射后坐力的重要途径。为研究影响软后坐火炮的工作特性,以某软后坐火炮为研究对象,提出一种新型中心流口与变深度筒壁沟槽结合的多流口制退机结构,并通过CFD流体仿真,建立结合流量分配特性的制退机的伯努利方程,提高了制退机的模型精度。以此为基础,又根据区间不确定性理论与遗传算法,以一发实测数据对该软后坐火炮的典型参数进行不确定性参数辨识,建立软后坐火炮发射过程的不确定性参数辨识模型。采用辨识结果的仿真结果与试验数据的相似度可达92.78%。另外,通过第2、第3发试验的对比验证,对应的仿真结果与发射试验结果相似。综合辨识与验证结果来看,结果较好地反映了两种试验工况下的发射过程,表明了建模准确,辨识结果有效,为软后坐火炮系统的设计提供理论指导。     

火炮制退机关键结构尺寸及公差优化研究

为探索名义尺寸和公差不能同步优化导致的火炮制退机设计周期长的问题,进行了制退机关键结构尺寸及公差的优化研究,改进了计及公差的区间优化方法。假设公差服从正态分布,构建了基于离散化的区间可能度模型,改进了公差指标,建立了火炮制退机关键结构尺寸及公差的区间优化模型。与传统火炮制退机结构参数优化结果进行了对比,优化得到了制退机关键尺寸的公差,缩短了制退机的设计周期。结果表明,采用基于离散化的区间可能度模型能得到目标性能更优的Pareto最优解,改进的公差指标能更好地反映平均公差和加工精度的关系。     

模块化机械密封试验台的设计与应用

针对频繁出现的舰船机械密封泄漏现象,为寻找故障原因和分析机械密封的性能特点,建立了可更换密封模块的机械密封试验台;并对试验台进行了主要部件的静、动态校核;最后使用此试验台对艉轴机械密封装置进行了实验,分析了密封装置各项参数之间的关系以及影响程度,并得出了相关结论;这些结论为密封装置的设计与改进提供了参考依据。     

制退机流固耦合仿真分析

传统的制退机流体与结构相互作用研究一般只注重于对内部流场的仿真分析,但都忽略了流体对结构的作用,仅将流场模拟的压力数值等同于结构所受压力,分析并不全面。文中通过建立制退机流场与结构场的耦合模型,在ANSYS Workbench一体化平台上,将内部流场数据传递给制退机结构场,运用Workbench集合的ANSYS Mechanical进行瞬态的固体分析,得出结构体所受的应力应变数据,为制退机结构设计提供了理论依据。     

某火炮制退机散热分析

火炮的连续发射使制退机内液体温度不断升高,当温度达到制退液的沸点时,会导致后坐部分复进不到位,从而造成火炮的故障和损坏。针对这个问题建立了某火炮制退机简化模型,运用Ansys/Flotran软件对火炮的制退机进行散热分析,得出制退机的散热规律及温度分布。结果表明,该方法简单可行,构思新颖,为以后选取有较好散热性能的制退机材料提供依据。     

强冲击载荷作用下Halbach阵列电涡流阻尼器动力学特性仿真分析

针对传统液压式火炮制退机存在制退液失效和泄漏的问题,通过仿真分析直线型Halbach阵列的磁场分布特性,提出了一种基于Halbach永磁阵列的电涡流阻尼器结构。通过引入火炮后坐运动方程,建立了电涡流阻尼器涡流阻尼力数学分析模型。利用Comsol软件建立了电涡流阻尼器动力学有限元仿真模型,计算出火炮后坐运动过程中的后坐速度、后坐阻力和后坐位移,分析了电涡流阻尼器关键尺寸参数和同轴偏心误差对阻尼特性的影响。仿真结果表明:在炮膛合力和复进机力共同的载荷激励作用下,该电涡流阻尼器可以满足火炮后坐运动特性。     

新型电磁制退机对火炮复进运动的影响分析

新型电磁制退机在火炮复进过程中也会产生电磁阻力,这对火炮复进运动产生了一定的影响。根据电磁感应定律,结合火炮复进运动规律,对火炮电磁制退机在复进过程中产生的电磁复进节制力进行分析,建立火炮电磁制退机复进运动的动力学模型,研究分析了火炮电磁制退机对火炮复进运动规律的影响。根据拟定的理想复进速度变化规律,提出了利用负载阻值调控对电磁复进节制力进行调节的方法并进行分析。结果表明:火炮电磁制退机对火炮复进运动的影响较大,基于负载调控的阻力调控方法能够有效减小其对复进运动的影响,使火炮电磁制退机满足复进要求,同时将复进能量转化为电能。     

超高速涡轮泵机械密封工作特性分析

超高速涡轮泵机械动密封需满足可靠性及寿命指标要求,在研制阶段,需通过理论分析研究机械密封工作特性。在对机械密封动力稳定性与密封端面磨损换热特性分析研究的基础上,针对所选用的机械密封形式,选取合适的参数,校核机械密封相关性能参数,并对密封副工作特性进行初步研究,得到密封副泄漏量的变化规律、动力稳定性及其端面散热量,以确定合适的冷却液流量。该机械密封工作特性分析的应用为超高速涡轮泵的寿命与可靠性试验验证提供了一个合理的、高效费比的技术途径。     

埋头弹火炮活动药室的组合自紧密封设计

针对埋头弹火炮活动药室端部接触面上气体密封问题瞬态高压的特点,设计了一种新型的组合自紧式密封系统。介绍了这种密封系统的结构,分析了其工作机理,并给出了强度校验及可能存在的气体泄漏量计算方法。该系统得到了实验验证,成功地为此类问题提供了解决方案。     

油气弹簧主活塞斯特封泄漏流量计算与仿真研究

针对油气弹簧主活塞斯特封宽温域条件下的工作稳定性问题,基于材料力学及流体动力学分析与计算,建立了流体动密封数学模型,推导出了斯特封泄漏流量的理论计算公式;运用有限元模型获取密封间隙处的油膜压力数据,研究了工作温度、往复运动速度、预压缩率及沟槽尺寸对斯特封泄漏流量的影响规律。结果表明：同等工况下,往复运动速度增加、预压缩率减小、沟槽宽度或深度增大都会增加斯特封的泄漏流量;在材料许用温域范围内,随着工作温度的升高,斯特封的泄漏流量增加。     

基于改进遗传算法的反后坐装置故障诊断方法

反后坐装置是火炮射击故障率最高的部件之一。驻退机故障主要体现在驻退机内液量不足及节制环、驻退杆活塞套等零件磨损，完整火炮难以直接测量内部零件磨损量，因而驻退机故障诊断困难。通过建立反后坐装置后坐、复进运动数学模型，对射击中出现的驻退机故障及其原因进行了仿真计算，应用改进的遗传算法诊断了其故障原因，并用诊断实例验证了该方法的正确性与有效性。实例证明，该方法在火炮反后坐装置故障诊断方面具有速度快、精度高等优点，为火炮结构优化设计及故障论断提供参考。     

火箭多级筒燃气弹射动力学特性及影响因素

为提高火箭弹射的性能,研究一种新型改进火箭多级筒燃气弹射装置的安全性,对其弹射过程中结构的动力学特性及发射过程中的影响因素进行比较分析。使用有限元方法对该弹射装置的弹射过程进行仿真,将弹射出的火箭位移、速度、俯仰角等结果与实验结果进行对比,验证有限元计算模型的有效性。在有限元模型基础上分析筒节间隙、推力偏心和发射角度对多级筒弹射安全性的影响。分析结果表明：发射角度是弹射安全性的主要影响因素,筒节间隙和推力偏心是次要影响因素,火箭弹射偏转、筒节间相互作用力和横向最大位移增大都是这些因素影响弹射安全性的主要表现;当活塞筒筒节间隙扩大到0.3 mm或发射角度偏转到3°时,会对发射安全性产生较大的威胁。