考虑弹-筒柔性的潜载导弹弹射多体动力学分析方法

在潜载导弹垂直弹射过程中,导弹的姿态变化是关系其发射成败的关键.针对潜载导弹垂直弹射过程提出一种可同时考虑弹体和发射筒柔性的弹射发射动力学建模分析方法.运用改进的柔性点线高副模型来模拟适配器的抗压和抗弯载荷,基于弹体水动力、附连水惯性力的单元线性分布假设,利用Hermite形状函数将单元分布载荷等效简化为单元节点集中力...     

潜射导弹筒口气泡发展规律研究

燃气-蒸汽弹射过程中,导弹尾部离筒后的强烈水气交互作用形成的筒口气泡对导弹运动有一定的影响。利用动网格技术和MIXTURE模型对导弹弹射出筒后筒口气泡的发展情况进行了研究,探究了筒口气泡扩张、收缩和拉断的一系列过程,比较了泡内不同位置的压力变化和压力传递过程,指出了气泡形态跟泡内压力呈负相关的关系。仿真结果可用于工程预报。     

潜射导弹水下近筒口点火数值模拟研究

采用Mixtrue多相流模型和RNG k-ε湍流模型并结合动网格技术,通过求解非定常雷诺平均N-S方程,对潜射导弹筒口燃气泡内点火的复杂多相流问题进行了二维轴对称数值模拟。计算结果表明,在发动机点火工作前,筒口气泡不会收缩断裂;发动机点火工作后,燃气射流也未出现"断裂"和"回击"。模拟结果表明,潜射导弹发动机在筒口燃气泡内点火有利于发动机的稳定工作,可为潜射导弹水下发射与水下点火方式的研究提供参考。     

考虑适配器弹性的潜射导弹出筒载荷特性研究

同心筒水下垂直发射导弹时潜艇是具备一定艇速的,相当于给弹体增加了侧向横流,其影响在弹体出筒阶段尤为显著,带来发射安全性和弹体结构载荷相关的诸多问题。为获得在时间和空间维度上置信度更高的导弹出筒载荷特性,并采用较少的假设,首次提出并建立了考虑适配器弹性约束和弹体三自由度的耦合求解流场和弹体运动的非定常数值模型。阐述了筒口气泡弹性对弹体载荷特性的影响,同时获得了出筒过程中的弹体运动、受载及适配器变形情况。仿真结果表明：由艇速产生的横流造成的振荡特性对导弹发射产生不利影响。结果可为同心筒水下垂直发射安全性评估和弹性结构设计提供研究方法。     

导弹水下发射筒口气泡特性研究

潜射导弹通常采用燃气—蒸汽弹射装置发射,弹尾离筒阶段筒口发生强烈的水-气交互作用,形成筒口气泡,该气泡的发展过程对发射平台会造成不利影响.采用CFD软件FLUENT对导弹离筒过程筒口气泡的发展及其对发射平台的影响进行了数值模拟.然后,给出了艇体不同位置压力脉动规律及其受发射深度的影响规律.仿真结果表明,压力监测数据与实...     

筒口流场及其对发动机水下点火影响的数值模拟

研究了导弹水下发射时筒口流场特性,并就筒口流场对发动机水下点火初期的影响进行了分析。采用Mixture多相流模型和RNG湍流模型以及动网格技术,求解了不同工况下二维轴对称筒口流场及发动机喷流流场。计算结果表明,水深越大,筒口气泡断裂越早;燃气发生器熄火时,弹底离筒口越远,气泡断裂对发动机影响越小;燃气发生器延迟熄火,有利于发动机喷流的建立。     

基于CFD的潜射导弹筒口压力场预测

基于无相变VOF模型和动网格技术,采用二维轴对称模型,对潜射导弹筒口压力场特性进行了仿真分析,获取了筒口气泡脉动规律及作用在筒盖上的压强变化特性数据,采用简化算法计算了筒盖上的总受载.对比表明,仿真结果与实测数据的处理结果比较接近,且具有更大的安全裕度,该方法可用于筒盖系统的受载预测和设计参考.     

潜艇垂射导弹出筒姿态的研究

导弹出筒姿态是影响全系统性能的重要因素.通过建立潜射导弹动力学模型,研究了艇速、适配器刚度等发射条件对潜载垂直发射导弹在横向流作用下的受力和出筒姿态参数的影响.数值解析结果表明,增大艇速会使导弹的承受载荷变大,出筒姿态恶化;提高适配器的刚度可以有效减小弹体出筒时的俯仰角度以及角速度.     

水下垂直发射燃气后效对筒盖系统的影响研究

在蒸汽-燃气弹射式水下垂直发射过程中,当弹尾离开发射筒时,燃气在筒内余压作用下瞬间溢出,与海水掺混,形成的筒口燃气泡。燃气泡周期性的膨胀-收缩引起筒盖的运动,会给筒盖系统的安全性带来隐患。基于计算流体动力学CFD软件中的Fluent软件包,采用动网格技术和Mixture模型对导弹离筒过程燃气后效及其对具有柔性支撑筒盖系统的影响进行了数值模拟。研究了筒口气泡膨胀-收缩的周期性过程,获得了出筒过程中,筒盖的运动规律和受载特性。仿真结果表明,筒盖特征测点压力值与试验测量结果吻合度较高,验证了该研究方法的有效性,为筒盖系统的设计和安全性评估提供了研究方法。     

风载荷对舰载导弹出筒影响的仿真

针对舰载导弹垂直冷发射装置位于甲板之下容易忽略所受风载荷作用的问题,对风载荷对舰载导弹出筒 影响进行仿真研究。分析高海情条件下导弹出筒后所受风载荷作用特点,建立风载荷模型,根据导弹的出筒状态将 风载荷等效为变力矩和恒力的作用,用3 维建模软件Solidworks 构建发射模型,并导入到ADAMS 软件中进行模型 参数和约束条件的设定,聚焦导弹出筒的水平、弹射高度偏差以及姿态角3 个影响指标,对无风和有风情况下导弹 发射出筒进行仿真。仿真结果表明：风载荷对导弹出筒轨迹水平方向产生的位移影响较明显,对导弹姿态角和弹射 高度的影响较小。该研究对实际工作具有较好的指导作用。     

潜射模拟弹筒口压力场仿真

基于含相变VOF模型和动网格技术并采用三维对称模型对潜射模拟弹筒口压力场特性进行了仿真分析,获取了3种不同出口速度条件下的筒口气泡脉动规律、作用在筒盖上的压强变化特性以及筒盖上的受载力矩时程,对比分析了水的可压缩性和工质气体初温对筒盖受载以及受载脉动脉宽的影响。结果表明,仿真与测试数据吻合较好,工质气体的初始温度对筒盖受载脉宽影响较大,水的可压缩性对仿真结果也有不容忽视的影响。可为筒盖系统受载分析以及筒盖系统设计提供参考。     

上浮式水面发射筒弹射内弹道特性

为研究新型上浮式水面发射筒弹射内弹道特性及其影响因素,采用Realizable k-ε湍流模型、Mixture多相流模型以及动态分层技术,建立考虑上浮速度影响的弹、筒弹射模型。对弹筒模型在水面与地面上的弹射过程分别进行数值模拟,对比分析二者的内弹道性能与筒内流动变化规律,并研究发射筒出水速度对水面发射内弹道性能的影响。对比结果表明,水面发射的弹、筒相对运动快于地面发射的相对运动,使得水面发射的燃气做功用时比地面发射的用时少14%,水面发射弹体受到的最大载荷比地面发射小20%;由于水面发射中发射筒具有相对较高的设定出水速度,水面发射弹体的出筒速度大于地面发射的出筒速度。流动分析表明：在设定的出水速度条件下,水面发射过程中燃气不会直接与水面发生作用,无相变耗能过程。影响因素分析表明,在安全发射条件下,出水速度主要通过改变水对筒的作用力来影响弹、筒的相对运动速度,但燃气对筒的作用力远远大于水对筒的作用力,使得出水速度对弹、筒相对运动的非线性影响几乎可以忽略,出水速度的改变几乎不会影响弹体的出筒速度增量。     

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.     

潜射导弹发射内弹道仿真研究

为保证导弹平稳出筒,对以燃气-蒸汽为发射动力的发射内弹道计算模型进行了改进,并以某型潜射导弹为例对计算模型进行了仿真计算.结果表明,改进后的模型能够有效降低导弹出筒时刻筒内气体工质的压力,从而实现导弹平稳出筒.这对燃气-蒸汽发射动力系统的设计具有一定的参考价值.     

舰面环境中发射箱的贮存性能研究

分析指出日照辐射传热是造成发射箱贮存性能下降和泄露的主要原因。建立发射箱的传热模型及泄漏过程的预估模型;进行模拟计算,计算结果与测试结果吻合。提出改进发射箱的作战环境适应能力的具体建议。     

湿式独立自排导垂直发射技术研究

湿式独立自排导垂直发射技术在发射过程中可能会存在发射筒内压力过高的问题,就不同结构参数的湿式独立自排导垂直发射装置进行数值计算,并采用动网格对内外筒间距为17 mm及单筒发射的导弹发射过程进行数值研究和分析.计算中考虑水的汽化效应,采用Mixture两相流计算模型求解气液两相流场,网格更新方法采用域动分层法.结果表明,...