导弹发射过程数值模拟

为研究导弹发射过程中的燃气流场和导弹运动规律,采用计算流体力学方法和动网格技术,对导弹发射过程进行数值模拟．将安置在发射筒中的导弹作为运动实体,随着导弹运动,相应的流场计算边界发生变化．计算过程根据当前时刻喷管内流场及燃气流场计算导弹受力,确定导弹在任意计算时刻的运动速度,并由相应的运动边界更新网格,计算新网格下的流场参数分布．计算结果与实验结果相符,表明采用计算流体力学方法和动网格技术可为研究导弹发射过程提供参考和依据．     

一种新的动网格更新技术及其应用

针对计算流体力学中的各种动网格更新技术进行了综合分析,提出了一种域动分层法的动网格更新技术,对该技术的原理进行了阐述.应用该方法对导弹在同心筒内的垂直发射过程以及液压缸的缓冲过程进行了数值模拟.结果表明,该方法正确可行,结果精确性较高,可实现含复杂外形流场情况下的动网格应用,相对局部网格重组法可使数值模拟速度加快2倍左右.     

无人机箱式发射助推火箭燃气流场数值模拟

对计算流体力学中的域动分层法动网格更新技术进行了阐述,并且应用该方法对无人机发射时的燃气流场进行数值模拟,得到全流场参数在三维空间上的时间分布.无人机每个时刻的运动速度事先根据推力曲线计算好,随着无人机的运动,根据相应变化的运动边界更新网格,并且计算新网格下的流场分布,相应的流场边界条件也会发生变化.通过分析计算得到的箱上各监测点的压力分布曲线,了解冲击波在箱体表面传播的过程和产生的影响,结果可以为工程应用提供有力的参考.     

倾斜发射导弹燃气流场数值模拟

为了研究倾斜发射过程中导弹头部下沉对燃气流场分布的影响,文中在进行导弹受力分析的基础上,将导弹运动过程分为两个阶段,分别应用域动分层法和局部网格重构两种动网格更新方法,对导弹发射过程的燃气流场进行数值模拟,得到燃气流场压力和温度分布及其变化规律。研究结果表明,导弹由于重力作用产生偏转,使得导弹上表面气流温度高于下表面。     

基于动网格的导弹发射数值模拟

在导弹发射过程中,发射筒喷管的温度和压力会对筒内的导弹形成约束。文中构建了导弹的轴对称模型和结构化网格分区,采用动网格技术对导弹发射过程进行了数值模拟。给出了数值模拟的温度和压力初值,得到了位移、速度、压力等参数和流场分布图。数值模拟结果与试验数据吻合较好。     

导弹发射系统发射内弹道热-流耦合仿真研究

为了研究导弹发射系统发射内弹道特性,采用Fluent软件建立了内置式发射动力系统发射过程仿真模型,使用动网格技术模拟了导弹在发射筒内的运动过程,通过发射系统流场及固体壁面间的热-流耦合计算,得到了导弹发射出筒过程中的能量利用系数。仿真所得的内弹道结果能较好地与试验结果吻合,发射动力系统耗散的热量约为发射筒耗散热量的1/4。所建立的仿真计算模型可为后续仿真工作提供参考,计算所得的能量利用系数可为发射内弹道预示计算提供依据。     

水下航行体发射管内流场的数值模拟研究

由于水下航行体发射管内的流场非常复杂又不宜于测量,因而很难得到航行体发射过程中的流场分布情况。文中的主要目的是数值模拟水下航行体在发射管内的运动规律和压力分布。通过工程计算的方法得到了水下航行体在发射管内的运动曲线,在此基础上利用Ansys软件的Flotran模块动网格技术对发射管内流场进行了实时仿真,得到了航行体表面的压力分布。     

湿式独立自排导垂直发射技术研究

湿式独立自排导垂直发射技术在发射过程中可能会存在发射筒内压力过高的问题,就不同结构参数的湿式独立自排导垂直发射装置进行数值计算,并采用动网格对内外筒间距为17 mm及单筒发射的导弹发射过程进行数值研究和分析.计算中考虑水的汽化效应,采用Mixture两相流计算模型求解气液两相流场,网格更新方法采用域动分层法.结果表明,...     

同心筒发射装置导弹燃气流热效应数值模拟

针对某型舰载导弹同心筒发射装置，采用动态网格技术。建立了导弹发射过程中燃气流与发射筒之间的流固耦合换热模型。模型中考虑了导弹在发射筒内运动引起的燃气流场边界的变化。通过对燃气流非稳态传热的数值模拟，得到了发射筒内燃气流及筒壁的温度分布规律，为发射筒的热强度设计提供依据。     

不同高度导弹发射燃气射流对地面的影响研究

为研究不同海拔高度发射燃气射流对地面及发射装置的影响,采用动网格更新方法和有限速率化学反应模型模拟了不同海拔高度导弹发射过程的燃气射流场,得到了不同高度的发射流场结构形态和壁面的温度与压力分布情况。研究结果表明,随着发射高度的增加,外界压强和射流速度降低,射流欠膨胀度增加,温度升高,随着被冲击面远离核心区,海拔高度对燃气射流对地面的影响程度变小。     

极端载弹下直升机载火箭发射燃气冲击效应研究

针对机载火箭发射过程中对机体造成的动力冲击效应,对直升机机载火箭系统发射全过程的燃气射流冲击流场进行计算。通过3维非定常的数值模拟方法,结合动网格方法及分块混合网格模型,对比不同载弹状态下的火箭巢结构对冲击效应的影响。计算结果表明:机身表面受到的最大冲击超压在10 kPa量级,不同载弹状态下起始冲击波流场发展过程相似,超压分布均为单峰函数,但火箭离管时空载状态发射的冲击流场变化更为复杂,机身最大超压分布规律为双峰曲线。     

导弹水下潜射过程的流体一固体耦合仿真

导弹潜射是集高速流动、冲击、结构响应于一体的流体一固体一气体三态非线性耦合复杂过程，是决定潜射导弹发射成败的关键环节。本文应用LS-DYNA显式程序建立了三种包含水体、空气、导弹、发射井和筒盖的多物质耦合ALE网格模型，使用罚函数流体一固体耦合方法对导弹水下无攻角潜射过程进行了数值模拟，给出了弹体质心的轴向加速度、轴向流体阻力及阻力系数、空泡区压力分布。仿真结果表明，模型2的仿真过程与实际导弹潜射过程最为相符。同时总结介绍了LS-DYNA程序中流体～固体耦合计算的相关设定原则和方法。本文可为潜射导弹的水动力载荷设计和数值仿真提供有益的参考。     

导弹垂直发射系统柔性多体动力学建模与仿真

基于有限元素法和修正的固定界面子结构模态综合法-Craig-Bampton法，在虚拟样机技术(VPT)仿真平台上建立舰载导弹垂直发射系统(VLS)的柔性多体动力学模型，进行了发射过程的动力学仿真，并和刚体模型的计算结果进行了对比。获取导弹发射阶段的弹道和姿态参量偏差，进行了弹体柔性变形对初始弹道特性和发射安全性影响的分析。     

上浮式水面发射筒弹射内弹道特性

为研究新型上浮式水面发射筒弹射内弹道特性及其影响因素,采用Realizable k-ε湍流模型、Mixture多相流模型以及动态分层技术,建立考虑上浮速度影响的弹、筒弹射模型。对弹筒模型在水面与地面上的弹射过程分别进行数值模拟,对比分析二者的内弹道性能与筒内流动变化规律,并研究发射筒出水速度对水面发射内弹道性能的影响。对比结果表明,水面发射的弹、筒相对运动快于地面发射的相对运动,使得水面发射的燃气做功用时比地面发射的用时少14%,水面发射弹体受到的最大载荷比地面发射小20%;由于水面发射中发射筒具有相对较高的设定出水速度,水面发射弹体的出筒速度大于地面发射的出筒速度。流动分析表明：在设定的出水速度条件下,水面发射过程中燃气不会直接与水面发生作用,无相变耗能过程。影响因素分析表明,在安全发射条件下,出水速度主要通过改变水对筒的作用力来影响弹、筒的相对运动速度,但燃气对筒的作用力远远大于水对筒的作用力,使得出水速度对弹、筒相对运动的非线性影响几乎可以忽略,出水速度的改变几乎不会影响弹体的出筒速度增量。     

燃气流作用对车载箱式发射的动力学影响

箱式导弹发射过程中,燃气流在发射箱上的作用对发射的动力学过程有重要影响。结合流场计算和发射动力学仿真,研究某型车载发射系统中燃气流对发射过程的影响。研究结果表明:导弹在发射箱导轨上运动过程中,燃气流作用加剧发射箱出口位置下沉,导弹离轨后,燃气流作用加剧发射箱出口位置回弹,对发射过程造成不利影响。     

基于虚拟样机技术的导弹垂直发射过程仿真

利用虚拟样机技术(VPT)建立了导弹垂直发射过程的动力学仿真模型。详细论述了垂直发射系统的组成、模型的简化和动力学仿真的研究方法。对不同工况下的发射过程进行动力学分析,获取了导弹发射阶段的弹道和姿态参数,分析了各部件的配合协调性和干涉情况,验证了导弹垂直发射的安全性。