小口径榴弹自然破片形成过程的数值模拟

采用AUTODYN软件中基于Mott分布生成自然破片的Stochastic材料破坏模型,对30mm小口径榴弹壳体膨胀和自然破碎过程进行了数值模拟,获得了破片初速、飞散角沿轴向曲线分布及破片质量分布,仿真结果与破碎性试验回收破片的统计结果吻合较好。     

基于两相流理论的膨胀波枪炮内弹道机理

利用一维两相流理论建立了膨胀波枪炮发射过程的四阶段动力学模型,计算了14.5 mm膨胀波弹道枪、14.5 mm机枪(单发)和14.5 mm无坐力弹道枪的发射过程,分析了3种武器的内弹道特征量的变化规律.结果表明,与常规闭膛枪炮相比膨胀波枪炮在不减小弹丸初速的情况下能大幅度减小后坐;与无坐力枪炮相比膨胀波枪炮大大提高了火药利用效率和弹道效能.     

射弹侵彻下鱼、水雷壳体与均质钢的等效关系

把射弹侵彻鱼、水雷壳体分为2个阶段,基于刚体力学和空腔膨胀理论,研究了各个阶段的受力和耗能。依据极限穿透速度相等的原则建立了水下射弹侵彻下鱼、水雷壳体与均质靶的等效关系,并将理论公式计算结果和数值仿真分析的结果进行了比较分析。     

立方体预制破片战斗部破片初速计算模型

为了建立立方体破片的初速计算模型,运用AUTODYN软件分析已有试验的爆炸驱动过程,将其分为爆炸产物不泄露和泄露两阶段,基于系列假设、冲量定理和修正的爆炸产物压强公式建立了全过程的立方体破片速度计算模型。该模型给出的破片初速值与试验结果吻合较好,并反映出立方体预制破片的初速还与周向破片数量及驱动过程中破片的最大周向形变量有关。     

膨胀石墨烟幕发生装置烟流颗粒运动规律与试验研究

针对膨胀石墨设计了一种简易烟幕发生装置,该装置利用烟火药燃烧时释放出的热量使可膨胀石墨膨化并分散于空中,形成膨胀石墨干扰烟幕。基于该装置建立了烟流颗粒(膨胀石墨颗粒)扩散规律的理论计算模型,对烟幕发生剂反应参数与烟流颗粒运动规律进行计算,得到烟流颗粒的运动方程。同时,对该装置进行了试验研究,并通过高速摄影记录烟流颗粒运动规律,试验结果表明烟流颗粒理论运动规律与试验结果相符,能够描述烟流颗粒的运动规律。     

中心药抛撒金属颗粒群的初速计算与实验研究

中心药驱动下金属颗粒群的运动的形成机理与破片运动的形成机理不同,颗粒群初速不能直接应用计算破片初速的Gurney公式得到。中心药柱爆炸抛撒颗粒群的实验表明,颗粒的平均初速低于应用Gurney模型计算的结果。颗粒平均初速不仅与颗粒/炸药质量比有关,还与侧向损失、颗粒尺寸、颗粒材料的真实密度及颗粒间的孔隙率有关。在考虑以上4种因素的基础上对Gurney公式进行了改进,计算得到的颗粒初速与实验结果比较一致。改进后的Gurney公式可较好地用于中心药柱爆炸抛撒颗粒的平均初速计算。     

非标准圆筒装药爆轰驱动的试验研究

为了准确预测破片初速,研究爆轰驱动金属柱壳膨胀与断裂的过程细节和内在物理机制。设计梯恩梯炸药爆轰驱动不同壁厚的50SiMnVB钢和45号钢柱壳试验,采用高速转镜式分幅相机和光子多普勒测速仪联合同步测试和诊断,获得金属柱壳膨胀破裂过程的图像信息及膨胀速度历史,揭示了冲击波加载效应和金属柱壳破裂后继续加速过程的趋势和规律。结果表明：相同密度壳体材料随着壳体壁厚的增加,其外表面膨胀速度的振荡幅值增大、脉动次数增多,破裂模式由纯剪切转变为拉剪混合;由于壳体壁厚以及由此产生的不同载荷系数,45号钢壳体破裂时刻都晚于50SiMnVB钢壳体,且随着壁厚的增大,破裂时刻和膨胀破裂半径相差越大,但由于壳体破裂后爆轰产物的继续加速作用,相同壁厚的两种钢壳体膨胀最终状态基本接近。     

基于SPH算法的爆破战斗部壳体破碎数值仿真研究

为研究爆破战斗部壳体破碎形成破片过程的数值仿真方法,采用SPH算法对爆破战斗部壳体破碎过程进行数值仿真,在战斗部建模过程中,炸药采用Lagrange单元,壳体和底盖采用SPH单元,三者网格之间定义耦合。同时通过基于Mott破片分布理论的Stochastic模型,计算获得了壳体破碎过程及其破碎后所形成破片的质量分布和初速,并与经验公式计算结果进行对比,验证了数值仿真方法的可靠性,为相关研究提供了数据参考和技术借鉴。     

膨胀波枪炮发射性性能若干影响因素的研究

膨胀波枪炮利用延时打开膛尾的方法实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小枪炮后坐的目的。提出了膨胀波枪炮发射过程的四阶段物理模型，采用准一维准两相流理论建立了膨胀波枪炮发射过程的动力学模型，以14.5 mm膨胀波弹道枪为例，计算并分析了膛尾打开时间、装药量、药室容积、身管长度、弹丸质量以及尾喷管长度、张角等参数对膨胀波枪炮的减后坐效率、弹丸初速等发射性能的影响规律，并提出了一种崭新的利用调节开尾时间来控制膨胀波枪炮初速和射速的技术方案。     

层流非预混燃烧的火焰面模型理论及数值研究

火焰面方法是求解非预混燃烧最有效的手段之一,但常规火焰面方程包含组分扩散系数相等及刘易斯数恒等于1的基本假设,所生成的火焰面库不适于层流非预混燃烧流场计算。针对单步全局化学反应及原子守恒两种混合分数定义存在的不足,采用守恒传输方程对混合分数重新进行了定义。然后根据物理平面层流对撞射流火焰控制方程及新混合分数定义,详细推导得出了考虑组分扩散系数及刘易斯数影响的相容火焰面方程。最后修正了TWOPNT软件包计算相容火焰面方程时影响计算稳定性及计算效率的三点不足,并通过仿真计算证实了相容火焰面方程的合理性,比较分析了火焰面方程的标量耗散率模型对火焰面库的影响。结果表明:相容火焰面方程与物理平面控制方程在新混合分数定义下生成的火焰面库比较吻合,而常规火焰面方程在火焰峰附近的温度分布,以及与单位刘易斯数差别较大的组分分布存在较大误差;当氧化剂密度与燃气密度比值及当量耗散率较小时,考虑密度变化的标量耗散率模型几乎不会对仿真结果产生影响。