再生式液体药火炮中受限射流雾化性能的研究

再生式液体发射药火炮中液体药射流雾化性能是影响弹道性能稳定性的主要因素之一。本提出一种观测射流雾化形态的实验方法和相应的测试系统。利用所研制的测试系统，研究了受限空间中高速惰性液体和含能液体射流的扩展结构，环境反压，喷嘴形状和尺寸等各种参量对射流雾化形态的影响，分析了泰勒雾化理论和湍射流扩射理论对于ＲＬＰＧ的适用范围，在观测射流雾化性能的基础上，提出了进一步测定射流雾化规律的方法。     

应用脉冲X光成像技术对高速射流的实验研究

以再生式液体发射药火炮的液体药喷射为工程应用背景，研究了利用脉冲Ｘ射线成像分析液体发射药拟射流的实验方法，提供了一种相应测定射流喷射雾化形态和内部结构的测试系统，得到了多种喷口结构所形成的高压射流在喷射过程中的多幅连续Ｘ光照片，为相对准确分析射流雾化原理提供了实验依据。     

RLPG点火过程中贮液室压力振荡分析

建立了 2 3 mm RLPG点火过程分析模型 ,研究了贮液室产生压力振荡的主要原因 .分析了 RLPG在点火过程中贮液室液体压力振荡现象 ,此期间压力振荡频率相对较低 ,危害较大 .分析模型考虑了高压下液体可压缩性 ,模拟计算结果表明 ,液体可压缩性是此期间压力振荡的主要原因 .经过改进 RLPG结构 ,采用合理措施 ,可以将压力振荡控制在安全范围之内     

水下火炮气幕式发射过程中燃气射流与液体工质相互作用特性研究

为了研究水下火炮气幕式发射过程中燃气射流与液体工质相互作用的特性,设计了可视化模拟实验装置,采用高速录像系统记录了圆柱形充液室中弹丸运动及气体与液体相互作用的过程特性,得到了弹丸速度与气幕轴向扩展速度随时间的变化关系。对比不同喷射参数条件下实验结果可以发现：弹丸运动速度随着喷射压力的增加而增加;气幕减阻性能随着斜面喷孔尺寸增大得到提升,弹丸运动速度随之增大。在实验基础上,建立了弹丸运动条件下多股燃气射流在液体介质中扩展的三维非稳态数学模型。针对实验工况进行数值模拟,模拟结果中多股燃气射流扩展过程与实验结果一致;对比二者气幕顶部轴向扩展位移值,可以发现计算结果与实测值吻合较好。弹丸运动条件下气幕生成的数值模型的建立,为水下火炮发射过程中身管内气幕生成及减阻机理分析提供了参考。     

再生式液体发射药火炮的雾化问题研究

从实验和理论研究两个方面，综述了国内外再生式液体发射药火炮的雾化问题的研究现状，侧重介绍了喷射压力、反压、喷嘴结构以及工质液体粘度对射流、雾化的影响。在此基础上，提出了今后进一步研究的方向。     

含能气体射流在液体工质中扩展的两维模型及数值模拟

为了研究整装式液体发射药火炮燃烧稳定性的控制方法,针对渐扩型药室结构,建立了含能气体射流在液体工质中扩展的两维模型,应用FLUENT应用软件对非稳态气体射流与液体工质相互作用的过程进行了模拟.探讨了渐扩型结构尺寸、喷气压力和喷口直径参数变化对射流扩展形态的影响,获得了射流场等温线、等压线和等密度线图.结果表明:当渐扩尺寸比为0.8、喷气压力大于30 MPa、喷孔直径大于2 mm时,气体射流发展不稳定,气液湍流掺混强烈.模拟出的射流轴向扩展速度和实验结果基本吻合.     

喷嘴结构对含能液体雾化性能的影响

针对含能液体的特点，用不稳定波理论，建立了射流破碎的简化模型，模型中考虑了射流初始破碎、液滴之间的碰撞聚合和破碎。经过数值计算，得到了不同喷嘴结构条件下，HY911射流雾化液滴的Sauter平均直径分布并与实验结果进行了分析比较。     

再生式液体发射药火炮中雾化燃烧过程的模拟

再生式液体发射药火炮（ＲＬＰＧ）内弹道过程最为棘手的问题是对液体（ＬＰ）射流从贮液室喷注到燃烧室，射流破碎形成具有一定尺寸分布的液雾及液滴燃烧这一复杂过程如何进行数学描述。为此提出了一个再生式液体发射药火炮的内弹道改进模型，模型中考虑了膛内气流运动的拉格朗日问题。为此基础上，模拟了液体药雾化燃烧过程。对提出的几种雾化燃烧模型进行了比较，同时与Ｃｏｆｆｅｅ编码计算结果也进行了比较。     

含能气体射流在液体工质中扩展过程的简化模型

为了控制整装式液体发射药火炮燃烧稳定性,针对稳燃渐扩型药室结构,利用高速摄影方法,观察了气体射流在液体中的扩展过程,测量了射流轴向扩展速率。在实验基础上,从湍浮力射流理论出发,建立了气体射流在液体中扩展的准稳态模型。借助四阶龙格-库塔法,编程模拟出气体射流的扩展特性。结果表明：随着轴向距离增加,射流中心线速率迅速递减,射流半宽度呈线性递增,计算值与实测值吻合较好。     

再生式液体药火炮内弹道过程的多维多相流数值模拟

建立了再生式液体药火炮内弹道过程的多维多相流模型，详细考虑了内弹道过程中多相流区域发生的各种行为，以３７ｍｍ再生式液体药火炮为对象，给出并分析了其内弹道性能参量及其时空分布的数值计算结果。     

锥形多股火药燃气射流与液体工质相互作用的实验研究

为了解水下枪械的发射机理,设计了锥形多股火药燃气射流与水相互作用的模拟实验装置,借助高速摄像机研究了不同喷射压力、不同喷孔直径对多股燃气射流扩展特性的影响。实验结果表明:喷射压力增大,燃气射流的扩展速度增大,扩展过程中湍流不稳定性增强,气液卷吸程度加剧;喷射压力从10.8 MPa提高到28.8 MPa,中心射流的扩展速度增大28%,侧孔射流的扩展速度增大40%;中心喷孔直径由2 mm增大到3 mm,中心射流的扩展速度增大29%,侧孔射流的扩展速度增大26%,但射流的速度下降趋势更明显,而侧面喷孔直径的变化对射流扩展速度影响较小。     

边界形状对4股燃气射流扩展稳定性影响的数值模拟

为研究提高整装式液体发射药火炮燃烧稳定性的方法,从充液室结构出发,分析了冷态条件下边界形状对4股燃气射流扩展稳定性的影响。采用高速数字摄像系统,记录了4股燃气射流在5级圆柱渐扩型观察室中扩展过程。在此基础上,建立了气体与液体相互作用的三维非稳态数理模型,模拟了4股燃气射流在5级圆柱渐扩型、圆锥型和圆柱型观察室中扩展过程,获得了射流场三维两相分布图、压力和温度分布图。研究结果表明：4股燃气射流在5级圆柱渐扩型观察室中轴向位移的模拟值与实验结果较吻合;圆柱渐扩型和圆锥型观察室都可以增强燃气射流的径向扩展,有效抑制Taylor空腔与Helmholtz不稳定效应的正反馈机制;圆柱渐扩型由于台阶逐渐诱导作用,近喷孔处温度场无剧烈脉动,射流扩展更加稳定。     

双束燃气射流与整装式液体装药相互作用的实验和数值模拟

为了探索整装式液体发射药火炮(BLPG)内弹道稳定性的控制方法,设计了5 级圆柱渐扩型观察室和圆柱观察室,开展了双束燃气射流在液体药模拟工质中扩展的实验研究。实验结果表明,渐扩型结构能够抑制Taylor 空腔与Kelvin-Helmholtz 不稳定性效应的正反馈机制。在实验基础上,建立了三维非稳态数理模型,模拟了不同观察室结构下,双束燃气射流在液体工质中的扩展过程,获得了射流场中密度、压力和温度的分布图。模拟结果表明:圆柱渐扩型观察室中,由于渐扩台阶的诱导作用,强化了气液在径向的湍流掺混效应,抑制了射流的轴向湍流度;且射流的外轮廓相对较光滑。双束射流轴向位移的计算值与实验结果吻合较好。     

运载火箭常温液体推进剂加注管内液流夹气研究

对运载火箭常温液体推进剂加注管内液流夹气情况进行研究,对液流夹气的机理、夹气量的影响因素等进行了分析。提出一种解决液流夹气的方法,并在型号研制中应用,为后续运载火箭常温液体推进剂加注提供技术支持。     

药型罩形位偏差对聚能装药射流成型及其破甲过程影响

为研究药型罩形位偏差对聚能装药射流成型及其破甲过程影响,采用经脉冲X光摄影试验和侵彻深度试验验证的数值模型,探究了药型罩偏移量在0～0.05D_k范围内时罩表面压力分布情况、射流成型参数及侵彻深度的演化规律,获得满足良好射流性能的药型罩偏移量允许范围,并揭示了药型罩偏移与偏斜耦合情形下射流形态及横向速度的变化规律。结果表明：药型罩偏移影响了t=10μs和t=12μs时刻(压垮过程中期和中后期)罩表面压力的旋转对称分布,而t=4μs和t=14μs(压垮过程早期和后期)几乎不受影响;药型罩偏移量为0.0125D_k时,射流保持着良好的准直性和连续性,侵彻深度较轴对称情况下降了6.6%;当药型罩偏移量超过0.0125D_k后,射流形态呈弓形状,弯曲严重时将会发生断裂,且侵彻深度下降百分比均超过10%;当药型罩偏斜角为-0.015α,偏移量由0向-0.0125D_k变化时,射流弯曲方向发生改变,弯曲程度呈先减后增的趋势变化。     

液体推进剂和气体

通过对液体推进剂存在方式、溶解性气体对耦合振动(POGO)的影响分析和二次启动发动机技术的研究,提出引入二相流概念和解决发动机二次启动等相关技术方案,上述技术方案在试验及发射中获得成功.