单组元粉末发动机内流场数值模拟研究

为了研究粉末发动机的工作特性,建立了以火药颗粒为燃料的单组元粉末发动机理论模型,采用CE/SE方法对粉末发动机内流场进行数值模拟。分析了初始颗粒粒径、初始固相体积分数以及堵盖对粉末发动机燃烧过程的影响。计算结果表明:颗粒初始粒径的减小和固相初始体积分数的提高均能提高发动机燃烧室内的压力; 固相体积分数对发动机内温度峰值影响不大; 在点传火阶段,堵盖能提高点火压强,堵盖打开压力越大,增压越明显。     

非敏感CFL数CE/SE方法在PDE内流场中的应用

推导了非敏感CFL数CE/SE方法的计算格式,用来对激波管及脉冲爆震发动机一维内流场进行计算。计算结果表明,此非敏感CFL数CE/SE方法能有效地捕捉爆震波等强间断;当CFL数小于0.1（或远小于1）时,原CE/SE方法计算格式会产生数值震荡导致计算结果失真,而此计算格式仍能够客观真实地反映流场特点。计算结果对CE/SE方法的应用及脉冲爆震发动机内流场的研究具有一定的参考价值。     

脉冲爆震发动机内轴对称压力场研究

为了研究脉冲爆震发动机内压力波系的特点,推导了二维时空守恒元与求解元(CE/SE)方法,将该方法用于无喷管和带收敛扩张喷管2种脉冲爆震发动机内流场的计算中.计算结果表明,脉冲爆震发动机由于爆震波的存在使其内压力出现强问断;带收敛扩张喷管的脉冲爆震发动机由于喷管的存在,发动机内压力场由爆震波及其后产生的一系列反射压缩渡和膨胀波相互作用、相互叠加而成.计算结果对脉冲爆震发动机的机理及流场特性研究具有重要的参考价值.     

块状固体电枢非稳态电磁效应的三维数值模拟

建立了电磁导轨炮块状电枢三维非稳态电磁扩散效应计算模型,运用有限差分法耦合计算了电磁场与温度场,得到了导轨及电枢内部磁感强度、电流密度和温度分布.数值计算结果表明,电枢运动会引起电流趋向表面流动并在电枢尾部与轨道接触面上趋于集中,使电枢尾部焦耳热剧增并导致高温烧蚀.与二维模型相比,三维模型能更加真实地反映电磁导轨炮发射过程中导轨和电枢中的物理现象,对理论和试验研究有指导作用.     

膛炸模式及其机理分析

通过国内外大量膛炸事故的破坏状况和膛炸原因的统计分析,本文将膛炸模式归纳为五种类型：（1）装药设计不当引起火药破碎;（2）冲击载荷引起弹内炸药引爆;（3）引信失灵引起弹内炸药引爆;（4）外界激励引起弹内炸药半爆;（5）炮膛不净引起胀膛或炸膛。在此基础上,对各种膛炸模式的膛炸原因与机理作了详细分析。     

装药间隙对压力波影响的研究

根据复杂的分装式混合装药的特点，建立起多相流内弹道模型，通过数值模拟，着重分析主副药筒之间的间隙对压力波的影响，对给出最佳的间隙范围，计算结果与试验结果比较表明，两者一致性很好，计算结果符合膛内内弹道循环过程的变化规律，本文的研究结果对于指导火炮的装药设计和射击安全性都有一定的实际意义。     

高密实含能颗粒床燃烧转爆轰的实验与理论研究

给出了高密实含能颗粒床燃烧转爆轰现象的实验研究结果。根据实验观察到的现象，建立了描述燃烧转爆轰的两相流数学物理模型，并对模型中的某些本构关系作了改进。用MacCormack差分格式和自适应网格技术，对伴有强冲击波形成的物理过程进行了数值求解。数值预测的火焰传播、诱导爆轰长度和稳态爆轰速度与实验结果基本吻合，其结果与作者已发表的燃烧转爆轰的机理分析相一致[1]。     

气液两相脉冲爆轰发动机的建模和仿真

研究脉冲爆轰发动机喷射混合装置设计问题,针对两相爆轰流场中燃料液滴半径和数量实际上分布的不均匀性,为了建立更符合实际的模型,提出了气液两相爆轰的欧拉-拉格朗日模型,对气相采用CE/SE方法求解,液相采用四阶龙格库塔法求解。得到了液滴在爆轰管内的分布及对管内流场的影响。分析了填充速度和点火能量,不同液滴半径,单液滴粒径模型和Rosin-Rammler分布模型对燃烧转爆轰过程的影响。仿真结果表明,减小液滴半径,提高气液混合均匀程度和加快填充速度(点火能量足够大时)都可缩短点火起爆距离和时间,并为脉冲爆轰发动机提供了设计依据。     

应用二维黏性CE/SE方法模拟挡波墙对爆炸流场的影响

应用高精度的二维黏性CE/SE方法模拟爆点周围有挡波墙的爆炸流场,分析了挡波墙与冲击波相互作用的规律,得到了能够反映波系结构变化的压力等值线图.数值计算结果显示了冲击波遇挡波墙发生反射、绕流等现象;通过与无挡波墙时的爆炸流场对比,分析了挡波墙的削波作用;同时考察了挡波墙的高度、厚度对远场压力的影响.数值计算结果对于爆炸流场的防护具有理论指导意义.     

随机因素对弹道性能影响的数值仿真

在考虑火药的随机燃烧和点火管随机破孔的基础上，给出了这两个随机过程的数学模型，结合内弹道的一维两相流模型，用Monte-Carlo方法进行了随机模拟。