发射箱后盖构型对箱内初始冲击波形成的影响

为解决某型号发射装置工作过程中箱内冲击波强度不足的问题,采用数值模拟方法,结合动态网格自适应技术,对燃气冲击波开盖技术中涉及到的流动现象和箱内初始冲击波的产生机制进行研究。通过与相关试验结果对比分析验证所提数值方法的精度,以及当前自适应方法在对关心的流场特征,如冲击波阵面、接触间断等,进行动态加密或稀疏时有可靠的性能。以平板型后盖为例(原始设计)详细阐述了箱内冲击波的演化机制,为更好地认识该技术的工作机制提供帮助;进一步对比了穹顶型后盖对箱内冲击波形成的影响。研究结果表明,与平板型后盖相比,采用穹顶型后盖结构后,可影响气流与箱体尾部侧壁撞击时的角度,减缓该位置湍流区域的形成,从而显著提升箱内初始冲击波强度,使作用在前盖上的超压峰值增加约48%。所得研究结果对发射箱总体方案的设计具有重要的理论意义和工程应用价值。     

贮运发射箱易碎易裂盖自动开盖研究

为研究导弹发射时格栅式贮运发射箱易碎易裂盖自动开盖技术,文中建立了导弹和贮运发射箱二维模型,并求解非定常、雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程组和RNG k-ε湍流模型方程.结果表明:在格栅干扰下,燃气射流在冲破后盖过程中产生了更加强烈的扰动波;扰动波以超音速向前流动,并在前盖产生压力峰;扰动波速度和前盖压力峰值均与其强度正相关.仿真结果和试验相符,表明格栅式贮运发射箱自动开盖技术具有工程应用价值.     

易碎盖开启过程流场计算与分析

发射装置中采用的易碎盖开启方式涉及复杂的流动现象.针对发射箱后盖达到开启条件后边界条件的变化对流动计算带来的困难,采用动网格技术模拟后盖脱落运动过程,并利用分区边界的类型变化模拟后盖破裂过程,对易碎盖开启过程发射箱内的流场变化情况进行了研究.通过对比后盖达到开启条件后边界的不同处理方式所对应的流场情况,认识到达到开启条件时后盖运动和破碎过程对发射箱内燃气扰动波的产生和传递有重要影响.     

与燃气射流耦合的易裂后盖开启过程数值分析

对于采用易裂盖的箱式发射系统,后盖开启过程与燃气射流流场相互影响。为了研究易裂后盖的开启过程,使用基于光滑方法和重构方法的动网格技术,将后盖裂片运动过程与燃气射流流场耦合,对整个开盖过程进行了仿真计算。得到了起始冲击波的作用过程以及发射箱内各监测点的压强曲线,并分析了燃气射流对后盖裂片的冲击作用以及对其运动过程产生的影响。结果表明,与非耦合工况的计算结果进行对比,耦合工况的结果更接近于实验数据。随着后盖裂片转动角度的不断增大,旋转力矩逐渐减小,裂片的转动速度经历了先快速上升、后缓慢下降的过程。     

导弹发射简盖开启过程数值计算及试验

为了研究导弹发射时燃气产生的压力开启前后易碎盖的方式,利用计算流体技术和试验方法时某型导弹发射时开盖技术进行了数值模拟和试验,建立了导弹和发射筒的二维和三维计算模型,研究结果表明,某型导弹采用易碎前后盖技术,后易碎盖由发动机燃气直接冲破,前易碎盖靠发射时产生的扰动波打开,通过合理配置发射筒前后易碎盖开盖条件,能可靠保证发射筒盖的正常开启.     

某导弹发射箱箱盖开盖角度优化研究

采用求解三维、非定常、雷诺平均的N-S方程的方法,对某车载导弹发射过程中的燃气流场进行了非定常数值模拟。紊流模型采用标准的k-ε二方程模型,计算方法为有限体积法,计算网格为结构化网格。在此基础上研究了箱盖受力与开盖角度之间的关系,给出了最优开盖角度。     

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。     

导弹发射箱传热研究

针对导弹箱式发射过程中燃气流对箱壁温度的影响,对导弹运动过程中燃气流场进行数值仿真,获取箱体内侧壁面附近燃气流的热物性参数,并根据燃气流场计算结果展开发射箱箱壁的传热研究。利用诺谟图法得到导弹发射过程中箱壁结构的温度变化情况,从而确定燃气流对发射箱箱体是否造成结构性的破坏,为发射箱的设计工作提供参考依据。     

导弹发射过程三维非定常数值模拟

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,对域动分层法动网格更新技术的原理进行了阐述。应用该方法对同心筒发射装置内导弹发射过程的三维流场分布进行了非定常数值模拟,得到全流场参数在三维空间上的时间分布,并与试验结果进行对比分析,得到了该方法正确可行、可有效保证导弹发射过程模拟的计算精度及计算效率的结论。     

贮运发射箱内燃气射流的非定常冲击波流场数值模拟

文中对贮运发射箱内燃气射流产生的初始冲击波流场进行了非定常数值模拟.通过分析发射箱壁面上各个测点上的压力变化曲线,了解了冲击波在发射箱内的传播过程.通过对前端盖附近处浏点压力的分析,得到了有时可以利用冲击波的超压峰值来完成发射箱开盖动作的结论.在数值计算的过程中,采用标准k-ε(二方程模型,压力项采用二阶差分格式.计算所得到的结论对工程中贮运发射箱开盖过程的设计具有一定的指导作用.     

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.     

导弹垂直发射燃气排导系统流场数值分析

为了深入了解垂直发射装置内流场结构,应用数值计算的方法对导弹垂直发射系统燃气射流流场进行了仿真模拟,并对垂直发射燃气排导系统内压强的分布情况进行分析;结果表明：导弹发射的过程中,起始冲击波在燃气排导系统内具有较高的超压峰值,燃气流的最大压力载荷出现在发射位压力室底部,为垂直发射装置的结构设计优化工作提供重要的理论基础。     

阶梯型发射管内燃气流场的正格式数值模拟

为研究阶梯型发射管内燃气流场特性,将2维守恒方程的正格式方法发展到轴对称Euler方程组的求解,并对阶梯型发射管内燃气流场进行了数值计算,给出了发射管内流场的流动图形及发射管中心线和管壁的压力分布,分析了管内复杂波系结构的变化趋势.验证算例结果与实验照片反映的流动特征及已有数值格式的计算结果吻合较好,表明推广是有效的.该方法能够较好地捕捉到包括射流边界、相交激波、马赫盘、三波点和二次流等阶梯型发射管内流场波系结构,计算结果在发射管轴线反射点附近的分辨率较高;数值解具有较大的梯度变化,表明该方法对激波具有较强的捕捉能力.     

导弹水下发射装置内流场数值研究

针对潜射导弹同心筒发射装置,建立了二维内流场模型,建模中将两相流问题简化为单纯的高速气体射流问题.计算表明,从导弹离筒速度和筒内行程等总体指标看,单相高速气体射流模型和VOF模型的计算结果相差不大;单相高速气体射流模型能够较准确地揭示出导弹水下发射装置内气体流动的细节;VOF模型计算工作量大,耗时长,而单相高速气体射流模型的计算工作量相对较小,计算速度快.简化模型研究水下发射内流场方法可行.     

后钝体开口先进旋涡燃烧室燃烧特性的数值研究

对不同燃烧条件下后钝体开口先进旋涡燃烧室(AVC)的燃烧性能进行了数值模拟,结果表明,后钝体开口AVC在各工况下都能实现稳定燃烧。随着来流速度的增大,总压损失增大,燃烧效率减小,凹腔内高温分布区域增大且分布更加均匀。随着来流温度的提高,总压损失先减小后保持不变,燃烧效率增大。随着壁面温度的提高,凹腔内温度升高且分布更加均匀,总压损失增大,燃烧效率减小。随着燃气当量比的增大,总压损失先增大后减小,燃烧效率减小。     

发射筒易碎前盖开盖过程的流体与固体耦合仿真方法

发射筒易碎前盖的压力波开盖过程是一个典型的流体与固体耦合问题。为研究易碎前盖的开启仿真过程,对易碎盖聚氨酯复合材料分别做了静态拉压实验、动态拉压实验,并利用用户子程序VUSDFLD对混凝土塑性损伤（CDP）本构模型进行扩展开发,用以描述易碎盖材料的承载和破裂状况;基于计算流体力学（CFD）的发射筒内流场仿真,对欧拉方法的同工况模型进行仿真校验,并借助耦合的欧拉-拉格朗日（CEL）算法对易碎前盖的开启过程进行仿真。结果表明：所开发的含单元失效的CDP本构模型能较好地吻合材料实验和产品实验情况;CFD与CEL算法相结合的仿真方法能有效解决压力波开盖这类流体与固体耦合问题,且具有较高精度。