子母弹内燃式气囊抛撒模型及计算机仿真

子母弹内燃式气囊子弹抛撒系统是一种具有广泛应用前景的抛撒技术,它包括了抛撒药燃烧,燃气囊充气和各子弹运动的变化过程,本文描述了子母弹内燃式气囊子弹的抛撒过程,建立了弹抛撒过程的数学模型,并给出了地面仿真试验和计算机仿真结果。     

子母弹燃气囊抛撒模型及其计算

子母弹燃气囊子弹抛撒系统是一种具有广泛应用前景的抛撒技术 ,它包括了抛撒药燃烧、燃气囊充气和各子弹运动的变化过程 .本文描述了子母弹燃气囊子弹的抛撒过程 ,建立了子弹抛撒过程的数理模型 ,并给出了地面模拟试验和计算机数值计算结果 .     

子母弹燃气囊静态抛撒气囊破裂射流流场仿真分析

针对子母弹燃气囊抛撒试验中出现的气囊破裂对子弹运动特性的影响,建立了气囊抛弹的三维动力学模型。基于计算流体力学Fluent软件,通过编译自定义程序将六自由度刚体动力学方程与流体控制方程进行耦合,对气囊破裂自由射流流场结构特性及子母弹抛撒过程中气囊破裂射流流场结构特性进行对比,获得了气囊内压力变化规律。对不同破口位置的气囊射流流场进行仿真分析,获得了不同破口位置气囊内压力变化规律及对子弹的运动特性影响。计算结果表明：与气囊破裂自由流场结构相比,存在子弹时对气囊破裂射流流场结构有很大的影响;在中心位置破裂时对气囊内压力变化影响最大,破口在中心位置及短边侧时对子弹姿态的影响最大。该研究结果对预估子弹飞行弹道,了解气囊破射流流场对子弹运动的作用机理和影响规律,提高子母弹分离时的可靠性和安全性具有参考价值。     

子母弹静态开舱抛射实验

本文根据在实验室内进行的子母弹开舱抛撒和子弹抛射模拟实验,研究了母舱抛撒方式和抛撒机构的作用原理与作用效果.详细阐述了实验装置结构组成和实验方案,进行了多发子母弹静态模拟实验,采用高速录相机和激光摄影机分别清晰地记录了子母弹的开舱抛撒和子弹运动过程.对实验结果进行了处理和扼要分析,获得了子弹运动速度.数据分析表明,在轴心强起爆条件下,黑火药呈爆燃状态.实验结果还表明,实验方案可行,子母弹模型设计基本合理,实验结果对子母弹的研究有一定参考价值.     

基于嵌套网格的超声速子母弹分离数值分析

为研究超声速下子母弹分离流场和气动特性,采用嵌套网格技术和有限体积法离散求解三维黏性可压缩流的Navier-Stokes方程,同时建立6自由度刚体的运动学方程与动力学方程。将6自由度刚体运动与计算流体力学耦合,数值模拟超声速下子母弹分离过程,研究子母弹分离过程的流场特性和子弹初始分离状态（如子母弹初始分离时子弹飞行速度及其初始姿态角等）对其分离过程的影响。结果表明：嵌套网格技术可以很好地模拟超声速下子母弹分离的复杂干扰流场;超声速条件下,子弹脱开母弹时的飞行速度和子母弹初始分离速度越大,分离攻角越小,各个弹体之间可以更安全快速地分离。     

导弹子母弹子弹抛撒势平衡理论

导弹子母弹是一种先进的新型导弹战斗部。本文对子母弹化学能中心抛撒方式子弹抛撒机理进行了深入的研究和探讨。从势平衡理论的假设条件出发,确定了研究子母弹子弹抛撒机理的原则性框架,建立了子母弹子弹抛撒的基本理论,导出了包括子母弹子弹抛撒方程在内的一系列重要方程,分析了抛撒机构的主要边界条件,给出了抛撒机构各主要设计参数的设计方向和定量计算理论。     

带导向管的子母弹活塞式抛撒弹道建模及数值仿真

在子母弹活塞式抛撒背景下,提出了带导向管的抛撒机构,分析单燃烧室和双燃烧室结构工作原理,对子母弹系统抛撒散布过程的计算方法进行探讨,建立抛撒过程内弹道方程组及子弹散布模型,并在此基础上进行了数值仿真。系统总结了子母弹活塞式抛撒特点及性质;将带有导向管的活塞式抛撒技术和母弹旋转融合在一起,增强了子弹空中散布效能;子弹弹道模型及仿真给出了子弹空中运动规律及散布规律。为抛撒过程的研究、抛撒机构的工程化设计和结构优化、空中抛撒散布效果分析提供理论参考。     

小型子弹抛撒后的飞行力学特性影响研究

利用子弹尾翼展开过程风洞试验气动特性和尾翼在驱动力作用下在不同张开位置对应时间的测量结果,分析研究子弹抛撒引起的初始角速率对飞行攻角的影响;根据子弹飞行过程中最大攻角限制,确定子弹抛撒初始角速率控制范围。子弹抛撒初始角速率要求可进一步放宽,研究结果对子母弹药子弹抛撒设计中姿态调整具有现实意义。     

子母弹抛撒内弹道建模及仿真

建立子母弹波纹管抛撒机构的抛撒内弹道数学模型,包括抛撒药燃烧、波纹管充气和各子弹运动的变化过程。利用数值计算方法计算该抛撒机构的内弹道性能,得到燃气压力、子弹速度和子弹加速度等性能曲线。仿真结果表明,抛撒结果与试验结果符合。     

子母弹中心燃气式抛撒定容阶段试验及仿真

为研究子母弹中心燃气式抛撒过程中推弹装置在由定容向变容阶段转换瞬间的受力状态对子弹最终抛速和姿态的影响,设计了中心燃气式抛撒定容阶段试验装置; 建立了燃气发生器内的零维火药燃烧模型和推弹装置内定容流场的二维两相流模型。数值仿真结果与试验结果的对比分析验证了模型的可行性; 分析了不同的燃气发生器小孔分布和几种扰流装置对推弹装置受力状态的影响,结果表明:改变小孔分布使边界所受合力矩呈振幅衰减的周期性振荡,造成子弹抛撒姿态的不确定性; 不同类型、不同大小和位置的扰流机构对抛撒性能有重要影响。     

波浪相位对航行体出水过程水动力特性的影响

为了探索波浪与空泡共同作用对潜射航行体出水过程力学特性的影响规律,采用数值方法对不同波浪相位出水条件下航行体水动力与近水面空泡几何特性发展的物理机制进行了研究,获得了相关的流场数据。研究结果表明：出水波浪相位的差异导致近水面流体质点剪切运动的强弱与方向是导致航行体肩空泡空间不对称结构的一个重要因素;出水过程肩部空泡的不对称分布构筑了航行体迎背水面力学载荷的显著差异,从而导致实际发射过程航行体出水姿态的变化,并影响打击目标的精度。     

水下爆炸实验法在工业炸药JWL状态方程测定中的应用研究

为了方便可靠地测定工业炸药爆轰产物的JWL状态方程,基于压导式连续电阻丝探针设计柱形装药的水下爆炸斜冲击波测量系统,对工业改性铵油炸药(ANFO)进行3组水下爆炸实验,获得其爆轰波-冲击波时程曲线;通过对二维定常流场柱形装药水下爆炸的分析,得到斜冲击波阵面的轨迹,并求解出炸药的爆压、绝热指数、水气界面夹角等参数。以水中斜冲击波阵面和水气界面夹角的实验和模拟结果作为比较对象,通过调整Autodyn有限元分析程序中的JWL方程参数,最终测定出ANFO的JWL状态方程参数。模拟结果与实验结果一致性好,其中斜冲击波波阵面的误差均小于±5%,水气界面夹角的误差在±3%以内,表明所述水下爆炸实验对于大尺度工业炸药的JWL方程参数测定合理可靠。     

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。     

炮口激波折射率测量方法研究

针对炮口激波折射率测量技术问题,提出一种激波折射率测量方法。利用激光非接触测量原理,研制了炮口激波折射率测量系统,给出了激波折射率计算公式和折射率测量步骤。以某火炮为验证对象,观察到炮口激波折射现象,实现了炮口激波折射率试验测量。测量结果表明：在所选火炮炮口前方2 m处,激波折射率为1.000 480. 该方法为弹丸膛内运动姿态测量和炮口运动量测量结果误差分析提供了试验依据。     

水下爆炸作用下圆柱壳周围压力场分布

为研究水下爆炸对鱼雷、水雷等水下目标的破坏机理开展了一次水下爆炸试验,采用长2.2m、直径0.53 m的圆柱壳结构作为目标,采用1 kg标准TNT球形装药作为爆源在水平距离5.5m处爆炸,测量了圆柱壳正面、背面和侧面的压力场,得到了冲击波时程曲线,测量及分析结果表明:正面和侧面由于反射波的影响均会发生截断效应,背面由于前驱波影响前段上升缓慢,当冲击波到达时迅速上升,之后以指数形式衰减,圆柱壳结构正面的冲击波冲量最大,侧面次之,背面最小,对于结构侧面的破坏作用最小.     

凝聚相炸药拐角爆轰的数值模拟

基于多介质可压缩流体方程和炸药反应速率方程构建了三维凝聚相炸药爆轰的物理模型,建立了适用于多相爆轰混合反应区计算的热力学平衡迭代方法并开发了高效稳定的爆轰并行模拟软件,基于对比试验验证了物理模型、数值方法和软件模块的正确性。通过数值模拟不同拐角的爆轰过程,重点研究了凝聚相炸药拐角爆轰的波阵面结构、流场与化学反应的相互耦合和拐角处的二次起爆机理。结果表明,PBX9404炸药135°拐角比90°拐角衍射范围更大,波阵面结构受到当地流场波速的影响;爆轰波绕过拐角后由于流场涡流作用导致化学反应与前导激波解耦,形成临时"死区",随着拐角增大,拐角死区范围扩大;死区二次起爆的关键是混合反应区回爆波的作用时间大于拐角区域起爆的临界诱导时间。     

水下弹丸不同攻角流场特性研究

针对水下弹丸在不同攻角下的流场特性,基于Rayleigh-Plesset 方程、VOF 多相流模型,建立一种弹丸水 下运动过程的数值模拟方法。对比分析相同初速条件下,弹丸以不同攻角运动对运动过程中的空泡形态、流场演化 及受力特性的影响。结果表明：攻角越大,弹丸的空化效果越差,在运动过程中受到的升力和阻力也会越大,将严 重影响弹丸的水下弹道稳定性。     

激波光学折射和反射效应对激光近程目标探测影响研究

由于飞行器超音速飞行产生的激波,对其上的激光近程探测系统的激光光波传输产生折射和反射效应,引起测距误差和杂波影响。结合光学理论,提出了一种基于激波前后空气密度比的激波折射和反射效应的简洁工程算法,并推导出激波折射效应引起的测距误差公式和激波反射效应引起的杂波功率公式,从宏观角度对上述两种效应进行了仿真计算和分析,从而为激光近程探测系统的研究提供理论依据和方法。     

基于腔模理论讨论矩形微带天线远区场

微带天线是由导体薄片粘贴在背面有导体接地的介质基片上形成的天线。利用腔模理论对矩形微带天线远区场求解时,将微带天线看作是一个矩形谐振腔,可列出腔内波动方程,求出内场。并利用侧壁磁流等效其微带天线窄缝四周面磁流密度,再用矢量电位求出远区场和方向函数表达式。该方法条理清楚,分析简明,结合经验修改,能达到工程上的要求。     

核爆炸对地冲击作用下土体运动特性等效模拟

核爆炸存在多场耦合效应、强非线性以及岩土介质大变形等问题,使核爆炸对地冲击波成分复杂,难以对核爆炸对地冲击效应进行准确仿真.为解决上述问题,提出一种综合考虑感生冲击波与直接冲击波叠加效应的核爆炸对地冲击准确描述方法,并建立了仿真模型.以美军某试验为例对核爆炸对地冲击作用下的土体运动特性进行分析,捕捉到了由冲击波超压引发...