仿鲨鱼鳃部射流减阻特性的仿真研究

针对鲨鱼鳃部射流表面流场特性针对鲨鱼鳃部射流表面流场特性建立了基于鲨鱼鳃部特征的仿生射流模型,采用数值模拟方法,在主流场入口速度为3 m/s、射流速度为0.02~1 m/s条件下,研究仿鲨鱼鳃部射流的减阻特性、分析其减阻机理。研究结果表明：当射流速度u＞0.1 m/s时,仿鲨鱼鳃部射流具有减阻效果,且减阻率随射流速度增大而增大。仿鲨鱼鳃部射流通过影响摩擦阻力和压差阻力改变减阻特性。仿鲨鱼鳃部射流对摩擦阻力的影响机理为：射流出口下游流场黏性底层增厚、速度梯度降低;同时形成反向旋涡,使流场存在稳定的大涡结构,降低了湍流脉动对壁面的作用。对压差阻力的影响机理为：射流速度作为一种附加动力,对压差阻力产生抑制效应,导致了模型压差阻力的下降。     

射流在大炸高下的断裂及速度分布

为提高射流在大炸高下的侵彻能力,结合某型破甲战斗部的改进,通过试验研究了射流在大炸高下的断裂及速度分布,结果表明,大炸高下射流的断裂过程及速度分布是不连续的,高速段颗粒速度呈非线性分布,前后颗粒间速度差为1478.1m/s;低速段呈线性分布,前后颗粒间速度差为124m/s。射流的侵彻能力主要取决于高速段,到达靶板表面时的速度不低于5000m/s。     

环形聚能装药水射流成型过程的数值研究

为了研制快速、易携带的水射流排爆装置,采用AUTODYN软件对TNT、水、塑料构成的特殊形状聚能装药结构进行了二维数值模拟,计算了不同炸药厚度下水射流形成过程,得到了水射流形状随时间的变化规律,分析了炸药厚度对射流速度的影响。结果表明: 该聚能装药结构是可行的,能够按照设想形成杵状射流; 水射流的头部速度和平均速度均随炸药的厚度增加而提高。 对于本研究给出的装置结构,当炸药的厚度为4~6 mm时,水射流的头部速度范围为861~1182 m·s-1,射流的平均速度范围为393~571 m·s-1,射流的速度满足理论计算的排爆要求。      

刚性壁面附近深水爆炸气泡射流特性数值模拟

炸药水下近壁面爆炸时,爆炸产物形成的气泡易演化出射流对壁面作用,而气泡射流的特性受多种因素影响。用AUTODYN数值模拟软件计算50 m和300 m水深环境下10 g TNT距100mm刚性壁工况下的气泡射流过程。计算结果表明:用AUTODYN有限元计算软件计算得到的冲击波传播规律、脉动规律与经验公式拟合较好;在气泡脉动收缩结束时射流演化开始,演化过程中的射流将气泡贯穿、形成环形气泡;深水条件下形成的射流速度约350 m/s,远大于浅水条件下的150 m/s,与刚性壁接触后射流头部的压力也大于浅水中的压力;深水条件下近刚性壁测点的压力值均至少高出浅水条件下的5倍,说明深水环境下的射流更易对结构造成严重破坏。研究初步讨论了深水环境下水下爆炸射流的演化特性。     

舰船辐射噪声波形重构研究

舰船辐射噪声作为舰船的重要特性,其物理仿真实现对武器和声纳样机的物理检测及评估都具有实际工程价值。该文研究了舰船辐射噪声波形重构的3个问题。依据线性系统理论,给出了在通用计算机上产生同时具有规定振幅概率分布和功率谱的随机时间序列的方法。该算法的突出优点是,可以连续产生模拟噪声,使用该算法可以便利地校正由发射换能器频率响应引起的失真。其次,讨论了接收换能器的等效电特性,以便构成一个可覆盖宽频带（3 Hz～20 kHz）的声电换能器模拟系统。仿真结果表明,利用耦合腔、振动液柱和消声水池能够对目标探测系统进行物理模拟试验,能够产生模拟实船噪声的声信号及实船通过时的通过特性,本文研究旨在为水声接收机的性能模拟研究提供依据。     

成型装药射流速度梯度数值模拟

成型装药破甲战斗部是对付坚固目标的有效手段之一,速度梯度是评估成型装药射流性能的重要指标.为了对成型装药射流速度分布进行量化评估,文中应用相关数值模拟工具,对某一常规成型装药结构的射流速度梯度进行了研究,获得了罩质材料在不同时刻沿其长度方向的速度分布曲线及速度大于2000m/s的射流质量.结果表明射流在形成并稳定后,大于2000m/s的射流速度沿其长度方向基本是线性分布,与试验结果相符,说明数值模拟应用于成型装药研究的可行性及正确性.     

高压水射流切割发射药模型及实验研究

针对硝基胍发射药制备切药过程中存在易堵孔、变形等问题,设计了高压水射流切割系统装置,建立了射流切割硝基胍发射药过程的力学模型,研究了射流切割工艺,分析了切割过程的安全性,并通过密闭爆发器实验研究了射流切割发射药的燃烧性能。结果表明,射流切割的深度与切割速度、发射药的强度成反比,射流切割靶距越大,切缝越宽,试验结果与理论分析一致;磨料水射流适用于切割驱溶与未驱溶发射药,而纯水射流只适用于切割未驱溶发射药;硝基胍发射药在切割过程中的温度升高最高温度为60℃,远低于其初始热分解温度178.1℃;射流切割发射药的定容燃烧性能与手工切割的一致。     

小攻角下的水中引信前置涡轮转动特性和空化研究

为了获得小攻角下水中引信前置涡轮的转动特性,理论分析了小攻角下涡轮的转动情况,并建立了仿真模型和试验方案。以此为基础,针对0°攻角和5°攻角,获取了0~35 m/s来流速度下的涡轮转速。在10 m/s来流速度下,针对无空化以及空化数为0.2~1.0的情况,利用仿真和试验结果对比分析了0°攻角和5°攻角下相应的涡轮转动和空化特性。研究结果表明,仿真结果与试验结果基本一致,较好地预测了涡轮的特性。与0°攻角情况下相比,在较低来流速度（小于20 m/s） 下,5°攻角情况下的涡轮转速偏大,高速下反之;在发生空化时,5°攻角情况下的涡轮失去了原有转速信号的周期性变化,并在更低的空化数下停转。     

滚/滑接触下一种航天润滑油4129摩擦特性及黏温特性研究

在自行研制的模拟航天轴承的摩擦力试验机上,对4129航天润滑油进行了摩擦特性分析。对该润滑油在实际高低温工况下的黏度进行了测量。分析了温度、滚动速度和滑动速度与该油摩擦系数的关系,建立了该航天润滑油的黏温模型、摩擦系数计算模型。研究结果表明：当温度小于0 ℃时,4129航天润滑油黏度随温度的变化非常大;温度大于30 ℃时,其黏度随温度的变化较小。当滑动速度小于0.3 m/s时,该油摩擦系数随滑动速度近似线性增加;当滑动速度大于0.3 m/s时, 摩擦系数随着滑动速度的增加呈非线性增加;当滑动速度大于1 m/s之后,摩擦系数随滑动速度增加基本保持不变。摩擦系数随油温的增加而减小。当滚动速度从1 m/s增加到3 m/s时,油的摩擦系数迅速下降,随着滚动速度继续增加,摩擦系数下降缓慢直到达到最小值,然后基本保持不变。     

掠飞攻顶反坦克破甲战斗部的动态特性研究

为提高掠飞攻顶反坦克破甲战斗部的侵彻威力,利用仿真软件对掠飞类破甲战斗部的动破甲过程进行数值模拟,在一定的大炸高下,分析了杆式射流的侵彻特性随破甲战斗部的斜置角和横向速度的变化。结果表明:掠飞类破甲战斗部侵彻靶板时存在涂抹效应;破甲战斗部的横向速度在0～200 m/s的速度范围内,设置斜置角可以实现动破甲的威力补偿,横向速度越大,最佳斜置角也应越大;破甲战斗部的斜置角一定,横向速度越大,射流动破甲时的能量损耗越大,横向速度达到300 m/s时,设置斜置角不能实现动破甲的威力补偿。对仿真结果进行了初步试验验证,结果可为掠飞类破甲战斗部研制提供参考。     

射流侵彻水夹层间隔靶的理论和实验研究

为得到聚能射流侵彻水夹层间隔靶规律,选取50 mm口径聚能装药对水夹层间隔靶(2 mm×4 mm钢靶板+100 mm水夹层)的侵彻过程进行了理论和实验研究。结合准定常侵彻理论和数学归纳法建立了射流侵彻水夹层间隔靶理论模型,得到了射流头部速度与侵彻距离之间的关系。为验证理论模型,用脉冲X光和计时仪获得了多个侵彻阶段的射流头部速度。通过模型分析了水夹层间隔靶结构对射流剩余头部速度的影响。结果表明:建立的理论模型正确,由其得到的射流穿过水夹层间隔靶后的剩余头部速度理论值与实验值平均误差为4.6%;当靶板厚度小于20 mm,且水夹层间隔小于150 mm时,水夹层间隔靶对射流头部速度的衰减效率较高。     

异形炸药部件的水射流安全分解技术

针对大尺寸、异形炸药部件的安全分解问题,提出基于水射流技术的炸药安全分解技术的设计方案。根据炸药部件的结构特点和材料属性,建立水射流切割炸药部件的有限元数值仿真模型;通过分析炸药材料在不同水射流速度下切割过程、极限应力水平及损失情况,不断优化水射流速度,在确保形状复杂的炸药部件不被冲击引爆和几何结构不遭受彻底破坏情况下对炸药部件进行分解。分解后的炸药块保持形状完整,内部无损伤缺陷,能够为进一步分析炸药部件的物理化学性能提供有效样品。对厚度为75 mm的百千克级空心圆柱型炸药部件的实施分解试验,按照该设计方案最终获得优化后的水射流速度为293 m/s. 试验结果证明,炸药分解设计方案可行,设计的分解装置通用性强,能够为安全分解大尺寸、大当量、复杂结构炸药部件提供有效的技术支持,具有一定的推广应用价值。     

基于SNVA的机动目标状态估计

利用位置预测估计值与位置滤波估计值之间的偏差进行加速度方差自适应调节,提出一种基于状态噪声方差自适应(SNVA)的机动目标状态估计方法。采用SNVA对目标加速度噪声方差进行自适应调整,实现了对当前统计模型的改进; 利用扩展卡尔曼滤波算法对目标状态进行估计。仿真结果表明,基于SNVA的扩展卡尔曼滤波算法对机动目标速度估计的绝对误差小于0.1 m/s,加速度估计的绝对误差小于0.1 m/s²,能够对机动目标的状态进行准确的估计。     

复合材料结构用高锁螺栓的动态复合加载失效特性

为研究复合材料结构用高锁螺栓的动态复合加载失效特性,基于高速液压伺服材料实验机设计专用的实验支持装置,提出碰撞式实验加载方法。实现中国商用飞机有限责任公司紧固件工艺标准CFBL1001-6-6/CFNT1003CY6抗剪型高锁螺栓在0.01 m/s、0.10 m/s、1.00 m/s加载速度及纯拉伸、30°拉伸-剪切耦合、45°拉伸-剪切耦合、60°拉伸-剪切耦合、纯剪切状态下的失效测试,并基于实验结果拟合得到高锁螺栓的失效参数。结果表明：提出的测试方法能够有效获取高锁螺栓的动态失效参数;CFBL1001-6-6/CFNT1003CY6高锁螺栓的失效模式和失效载荷受加载方式影响较大,受加载速度影响较小;拟合获得的失效方程可较好地表征高锁螺栓的失效特性。     

水下超声速燃气射流的初期流场特性研究

针对超声速燃气射流在静水介质中扩展的复杂多相流动问题,在压力水筒中开展了固体火箭发动机水下点火实验;基于雷诺时均Navier-Stokes方法和流体体积模型,对相同工况进行了燃气与水耦合数值求解。研究结果表明：水下燃气射流迅速建立超声速流动后,高速射流的冲击作用导致燃气泡呈现出帽状特征,并逐渐演变为类椭球体的气囊,平均轴向扩展速度约为40 m/s;燃气泡内部流动结构复杂,存在两个剪切涡环与重复出现的激波胞格,射流边界与燃气泡边界的相互作用会导致射流后续演化的不稳定;燃气扩展时通过压力波在水流场中产生高压区,其压力峰值在振荡中逐渐与环境压力匹配,喷管堵盖打开压力、出口截面积是影响推力峰值的重要因素。     

含运动弹头的手枪膛口射流噪声场特性

采用数值计算与试验研究相结合方法,分析某9 mm手枪膛口射流噪声场特性。基于计算流体力学与计算气动声学两步法,结合动网格技术,对含有运动弹头的手枪膛口燃气流场进行数值计算,即先采用大涡模拟方法计算膛口流场,得到声源积分面上的流体信息,再通过求解Ffowcs Williams和Hawkings声波动方程得到声源信息以及各个声监测点的声压信号,最终得到瞬态声场。为验证数值模型的可行性,将手枪试验结果与数值计算结果进行对比分析。结果表明：数值模型考虑弹头运动可以使计算结果更具准确性;数值计算所得各测点值与试验结果之间的误差均小于5%,证明了数值模型的正确性与可用性;研究结果对装有消声器的膛口噪声预测及膛口消声器的设计具有较好的参考价值。