低压环境下膛口冲击波实验研究

为了解低压环境下膛口冲击波的传播特性,进行了低压环境下膛口冲击波的压力测试实验。通过低压舱配合抽真空装置实现低压环境,设计膛口冲击波压力测试系统,测得海拔12 km内7个高度对应压力下膛外多点处的压力曲线。实验结果表明：低压环境下冲击波场在膛口的分布规律与常压环境下一致;膛口冲击波强度随环境压力的降低近似呈线性减小,10 km高空的膛口冲击波强度仅为地面膛口冲击波强度的一半。研究结果对高空环境下膛口流场控制具有参考意义。     

一种新型膛口装置的多功能抑制机理分析

数值模拟了无膛口装置和含内插管扩张型抑制装置的膛口非定常流场，给出了与实验照片相符的膛口流场的宏观结构及其发展过程。定量分析了射流结构和膛口冲击波的时空特性，结果表明：内插管扩张型抑制装置大幅度地降低了射流结构中高温区的空间尺度、持续时间和温度，显著地减弱了冲击波在侧后向的强度和传播，减小了燃气的后坐动量，从而获得多种抑制效果。     

膛口冲击波物理模型数值分析

为分析膛口冲击波的物理特性,分别对点爆炸和膛口初始流场进行了数值模拟.采用Roe/HLL混合计算方法,消除了二阶Roe格式引起的激波不稳定现象,初始流场数值结果与实验照片吻合较好.获取了点爆炸冲击波和初始冲击波的波阵面及其超压峰值等值线,在此基础上分析了二者在时间上的分布特征及衰减规律.结果表明,膛口冲击波是球心作减速运动的变能量球形冲击波.     

内埋式航炮膛口流场特性数值模拟研究

为研究飞行速度对内埋式航炮膛口流场特性的影响,基于Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型,采用Roe格式分别对4种飞行速度条件下的菱形机翼中内埋航炮膛口流场发展过程进行了数值模拟,对比分析了静止条件和超音速飞行状态下膛口流场的基本特征以及冲击波强度变化关系。结果表明：超音速飞行时形成由火药燃气冲击波、分离激波、滑移面等波系构成的膛口流场结构;在一定飞行速度范围内分离激波尺寸与来流马赫数正相关;膛口附近冲击波超压峰值变化与飞行马赫数有关。     

含动边界的膛口流场数值模拟

膛口流场是一种非定常、多相并带有强激波间断和剧烈化学反应的复杂流场.采用基于局部网格重构法的非结构动网格技术处理弹丸运动造成的网格变化,给出一系列按时间顺序排列的膛口流场数值计算结果,描述了复杂的膛口流场形成发展过程,实现了含运动弹丸的膛口流场的数值模拟.结果表明,在弹丸射出初期弹丸在影响膛口流场的同时,也受膛口流场的影响,速度增加,弹丸穿出冲击波后,出现弹头激波,速度减小.计算结果与实验结果相符合,表明数值计算方法是合理可行的.     

某火炮炮口制退器性能的研究

对装有炮口制退器的车载炮膛口冲击流场进行数值模拟,得出高低角为17°,方向角为0°情况下膛口及车身上流场复杂波系结构.根据计算结果分析了膛口和车身上冲击波的发展规律.在火炮发射过程中车身最大压力值为169.573 3 kPa.结合流场模拟结果计算了炮口制退器效率,得到制退器效率为35.008%.数值模拟结果为计算车身在冲击波作用下的动态响应提供了先决条件,为火炮的结构设计提供了参考.     

一种新型炮口装置的膛口流场数值模拟

为研究一种新型炮口装置对火炮发射时膛口流场的影响,文中运用计算流体力学相关知识,采用包含动网格的膛口流场的二维非定常粘性可压缩N-S方程组进行模拟仿真。分析了在有无该装置的两种情况下,炮口流场的激波系结构形成与发展的过程。结果表明该新型膛口装置对弹丸出炮口后运动状态影响较小,炮口冲击波满足对环境及人员的要求。     

某大口径轻武器射流噪声的小波分析与数值模拟

针对某带膛口制退器的大口径轻武器射流噪声问题,在实验研究和数据分析基础上,对膛口噪声的气动特性进行探究。利用小波分析方法对实验测得的噪声数据进行分析,将膛口冲击波与膛口脉冲噪声的波形加以区分;采用计算流体力学与计算气动声学耦合算法对膛口噪声进行数值模拟,并将测点位置的噪声数值模拟结果与实验结果进行对比分析,验证该计算方法的可行性;分析了膛口制退器内的激波分布及带膛口装置的膛口噪声场指向性分布。研究结果表明：膛口噪声成分复杂,频带宽且声能较高,膛口制退器引起膛口周围流场的侧向分流,从而影响膛口噪声的指向性分布。     

AK系列枪械膛口装置发展进化史

膛口装置类型 枪械射击时膛口处的火药燃气除了向前推动弹头做功外,还会产生诸多不利影响,如:高速喷出的火药燃气的反作用将增大枪械的后坐力,影响枪械射击精度和稳定性;膛口冲击波扬起的尘土和火光不仅会影响射手瞄准,还会暴露射手位置;弹头出膛口瞬间,高压火药燃气急速膨胀并冲击大气,产生的气动噪声会对射手产生伤害等.     

超大口径平衡炮膛口流场数值仿真与流动特性分析

基于有限体积法,采用二维轴对称标准k-ε湍流模型并结合动网格分层技术,以某大口径、高射速、大质量的平衡炮为例建立了膛口流场模型,利用二维轴对称气体动力学模型来计算弹前气体及膛口流场。模拟了膛口直径为480 mm平衡炮,在900 m/s发射速度下的膛口流场特性,仿真结果与试验中高速录像所拍摄到的燃气比较,结果符合相对良好。分析了膛口形成的马赫盘、冲击波等发展过程;并尝试了不含初始流场时情况与其作对比,发现初始流场对大质量、高射速的火炮膛口流场具有很大的影响,不可忽略。     

加强筋的布置对其抗爆性能影响的研究

为探讨抗爆结构设计,采用有限元模拟了典型加筋板结构加强筋迎、背爆面布置下抗冲击过程,分析加强筋的布置对冲击载荷的影响,并与加筋板抗爆实验进行比较。结果表明:加强筋迎爆面布置将使板架在加强筋间的局部区域承受的冲击载荷变大,而使板架承受的角隅汇聚冲击波强度减弱;数值模拟结果与实验结果吻合良好。     

爆炸荷载结构等效静载动力系数研究

为研究爆炸荷载数学模型对结构等效静载动力系数计算结果的影响程度,根据爆炸荷载等效单自由度结构体系弹性与弹塑性微分方程,以超压峰值、正超压冲量相等为对比条件,分别求解线性衰减荷载与指数型衰减荷载两种数学模式下延性比与等效静载动力系数之间的隐式函数表达式;结合我国现行的抗爆设计规范及指数型衰减荷载形状调整参数a,完成了a取值为1.27、1.44及1.61的3种工况动力系数计算,并与相对应的线性衰减荷载结果对比。研究结果表明：规范采用的线性衰减荷载计算模型更适用于延性比β＜3.0的结构设计;指数型衰减荷载可涵盖工程设计延性比β≤5.0的所有范围,且更适用于β≥3.0的结构。     

基于多尺度子带能量集特征的膛口波识别方法

面向实际复杂环境下的枪声探测应用,提出一种基于多尺度子带能量集特征的膛口波识别方法。采用一组低频子带滤波器增强膛口波信号,通过膛口波检测和波峰搜索确定候选膛口波的起点位置,并基于该起点以嵌套方式截取候选膛口波及其各子带分量的多尺度数据片段,用各片段数据的短时能量和能量比构成多尺度子带能量集特征输入支持向量机和k近邻分类器,进行膛口波和非膛口波识别。对372段外场实录枪声数据进行数值实验,结果表明：所提方法对膛口波识别的查全率、查准率均高于93%,加权调和平均高于0.95;两种分类器下的识别结果无明显差别,但所用特征维数和计算耗时却远低于常用的离散小波方法,更接近实际应用需求。     

大当量战斗部爆炸冲击波测试系统设计及应用

介绍一种适用于大当量战斗部爆炸冲击波的测试系统.该系统是基于存储测试技术设计的,主要包括系统结构、工作原理、软硬件设计、数据处理方法;并成功应用于某弹战斗部静爆冲击波超压的测试,取得了可靠的数据;试验表明,系统能够满足大当量战斗部爆炸冲击波的测试要求,相对有线式的传统冲击波测试方法,具有明显的优势.     

基于分层模型和鲁棒字典学习的背景差分炸点检测

针对背景差分炸点检测方法中背景模型难以更新背景估计和运算复杂等问题,提出一种分 层模型下基于鲁棒字典学习的背景差分炸点检测方法。为提高运算效率,该方法对图像帧建立3层金字塔分层模型,在每层将图像帧分割为互不重叠块,逐层以图像块为单位通过改进的鲁棒字典学习方法进行背景估计,与当前图像帧作背景差分实现炸点检测。采用炮弹炸点图像序列对所提出的方法进行了实验验证。实验结果表明,与现有炮弹炸点检测方法相比,该方法在准确率、误检率和鲁棒性方面均具有优越性能。     

炮口冲击波的生物效应研究

初步探讨了炮口冲击波的超压场分布和生物效应 .实验结果表明炮口冲击波有二次激波形成 ,超压峰值以炮口前方 1 m附近最高 ;而炮尾处仅有一次激波形成 ,超压峰值较低 .生物效应主要为听器、肺、上呼吸道损伤 ,有时伴有胃肠道损伤 ,损伤程度与炮口冲击波超压明显有关 .二次焰可引起动物潦毛 .该结果为冲击波损伤的量效关系积累了基础数据 ,对火炮设计有一定的指导意义 .     

全封闭舱内爆炸载荷作用下薄板变形研究

在内爆炸载荷作用下,舱室内部长时程准静态压力载荷会对结构极限变形产生重要影响,使得其结构响应与敞开环境空爆下的情况有较大区别。计算分析了方形薄板在内爆炸载荷作用下动态响应,基于薄板在冲击载荷作用下的变形规律,提出了用于评估结构在内爆炸载荷作用下极限变形的无量纲损伤数。该无量纲损伤数考虑了舱室体积、炸药能量、结构几何尺寸及屈服强度等因素对内爆炸载荷作用下结构变形响应特性的影响。薄板变形的分析结果表明,结构极限变形与板厚比和无量纲损伤数之间存在明显线性关系,可通过拟合获得舱内爆炸载荷作用下结构极限变形的快速预报经验公式。提出的无量纲损伤数考虑了板大变形响应过程中的中面膜力效应和板厚影响,更加适合于分析薄板在内爆炸载荷作用下的塑性大挠度变形值。     

爆炸载荷下泡沫铝夹芯板变形与破坏模式的实验研究

系统地开展了爆炸载荷作用下泡沫铝夹芯板变形与破坏的实验研究,获得了冲量45.6 N·s、 76.2 N·s、104.6 N·s、131.7 N·s、183.6 N·s 5种不同爆炸载荷作用下泡沫铝夹芯板背面板中心点的变形挠度,给出了泡沫铝夹芯板前面板、泡沫铝芯体和背面板在不同爆炸载荷作用下的变形与破坏模式,分析了泡沫铝芯体产生的剪切断裂和拉伸断裂两种不同机理。研究结果表明,泡沫铝芯体呈现“渐进式”压缩变形,泡沫铝夹芯板背面板中心点的变形挠度与爆炸冲量之间近似满足二次关系。     

爆炸冲击波作用下钢板-砂土组合防爆墙的实验研究

钢板-砂土组合防爆墙是一种有效、快捷的防护结构形式。针对该种组合结构进行了爆炸荷载作用下的抗爆特性试验研究,并结合国内外文献,着重研究了防爆墙结构上所承受的荷载,给出了荷载计算近似公式,为防爆墙设计计算提供参考依据。