硝基胍发射药燃烧性能的模拟

分析了硝基胍热分解和燃烧的特征，提出了ＮＱ燃烧初期热分解的假设，并推导了ＮＱ发射药的燃速和燃烧速压指数公式。     

多孔硝基胍发射药压伸数值仿真及验证

为研究硝基胍发射药配方和压伸工艺对挤出成型尺寸的影响问题,建立了不同配方硝基胍发射药压伸过程数学模型及边界条件,用有限元方法仿真计算,得到了不同配方条件下流动过程的剪切速率场、压力场以及速度场分布情况。结果表明,发射药实际外径尺寸(8.03 mm)与仿真尺寸(8.38 mm)基本一致,误差为4.36%,外弧厚误差为7.89%,内弧厚为3.10%,孔径误差为9.26%,中心孔径误差为5.36%,误差均小于10%。     

硝基胍发射药的微观力学性能研究

为了研究硝基胍(NQ)发射药力学性能较差的原因,采用原子力显微镜(AFM)的接触模式和轻敲模式,获得了NQ预浸润法和一次性胶化法制备的NQ发射药样品内切面的形貌、相位和摩擦力信号图片,同时对NQ预浸润法制成的发射药样品进行了力谱分析.用扫描电镜(SEM)得到了NQ预浸润法制备的NQ发射药样品的脆断面照片.通过热机械分析...     

模具内流道结构对硝基胍发射药成型过程的影响

为研究发射药模具内流道结构对硝基胍发射药成型过程的影响,建立了11/7硝基胍发射药模具内流道模型,对以收缩角为30°,45°,60°,成型段长度为25,30,45 mm不同组合的9种方案进行了数值仿真,分析挤压过程中收缩角和成型段长度对剪切速率、压力、速度分布的影响。结果表明,收缩角对不同收缩段和成型段交界面以及近出口等截面的影响相似,都表现出靠近中心模针以及壁面附近处发射药药料剪切速率高于周围部分,截面压力分布均匀,药料流动速度分布呈现中间大两边小的特点;成型段长度对药料流动过程中剪切速率分布影响较大,成型段长度越小,剪切速率越容易发生突变,可能导致非稳态流动;同时确定较优的内流道参数方案为收缩角45°,成型段长度30 mm。     

老化过程中硝胺和硝基胍发射药动态力学性能和形态结构的研究

用加速老化的方法三窿硝胺和硝基胍发射药在老化过程中动态粘弹和冲击断裂性能的变化规律，分析了老化过程中的形态结构和冲击破坏机理。     

变燃速发射药在锥形流道中的数值模拟

设计了一种变燃速发射药共挤模具,通过UG建立模具的3D模型,利用polyfloW软件包数值模拟变燃速发射药在该模具锥形流道中的流动情况,得到不同截面上的速度、压力和粘度分布云图。根据分布云图进行分析处理,得出变燃速发射药原料药在机头内的运动规律及特点。     

37孔硝基胍发射药单一装药和混合装药的燃烧性能

为了解37孔硝基胍发射药单一装药和混合装药的定容燃烧性能,采用花边形37孔三胍-15发射药为主装药(MC),花边形19孔三胍-15包覆药为辅助装药(B)。通过定容密闭爆发器实验,装填密度为0.20 g·cm-3,在高温(50℃)、常温(20℃)、低温(-40℃)条件下,研究弧厚对单一主装药燃烧性能的影响以及混合比例对混合装药(MC+B)燃烧性能的影响。结果表明,随温度降低,37孔单一主装药侵蚀燃烧现象越明显,燃烧渐增性越弱,而相同温度下,弧厚越大的主装药,其侵蚀燃烧现象越不明显,燃烧渐增性越强;温度越高,同一混合比例的混合装药ΔL、Lm/L0值越大,燃烧渐增性越好;相同温度下,混合装药的燃烧渐增性均强于单一主装药,且随着包覆药比例增加,侵蚀燃烧峰逐渐减小,说明包覆药的加入明显地提高了混合装药的渐增性并降低了侵蚀燃烧峰,且在50,20,-40℃条件下,混合装药获得较佳燃烧渐增性的混合比例均为7∶3。     

电热增强型固体发射药火炮内弹道模拟研究

描述了消融毛细管中高压电弧放电下的等离子体形成，喷射和火炮内弹道过程；建立了脉冲功率源放电模型，消融毛细管放电模型，内弹道集总模型的耦 合模型，并进行了数值求解。通过对膛内压力曲线的形成特点的分析，提出了单脉冲点火，多脉冲增强燃烧的双喷管模型和常规固体药点火，多脉冲增强燃烧的单喷管模型。     

23mm再生式液体发射药火炮试验结果的数值模拟

利用经典模型对２３ｍｍ再生式液体发射药火炮的试验结果进行了数值模拟，计算了贮液室，燃烧室压力－时间曲线和炮口速度，理论计算和实验数据吻合较好。     

19孔发射药挤出过程的数值模拟与模具优化

高黏度药料挤出成型19孔发射药过程会出现模针断裂和无法成型的现象。本研究采用有限元方法,模拟了药料的流动情况。分析了模具压缩比、成型段长度和针架结构对流道内压力场、速度场的影响,获得合理的模具结构。优化后模具压缩比为4.25,成型段长度为26.0mm,并优化针架结构,增加轴向流动的药料。结果显示,优化后流道内最大压力减小40.45%,模针所受最大径向合力减小37.45%,流道内最大径向分速度减小66.98%。优化后模具挤出的19孔发射药组成均匀,表面光滑,内孔分布良好。定容燃烧结果表明,该19孔发射药燃烧稳定,并具有优良的渐增性。     

RLPG振荡燃烧简化模型及数值模拟

以再生式液体发射药火炮(RLPG)为工程背景,建立了RLPG振荡燃烧简化模型.假设液体发射药喷入燃烧室后形成一定比例的球形液滴和块状液面,且块状液面的燃烧具有一定的随机性.液滴与液面均按指数燃速规律释放能量.数值求解RLPG内弹道方程组,得到的p-t曲线较好地模拟出23 mm RLPG燃烧室和贮液室的压力振荡现象.     

基于有限元分析Workbench软件的多孔发射药挤压过程仿真分析

为了获得特定多孔发射药模具的合理结构参数,应用Workbench软件的流体与固体耦合模块模拟了发射药药料在模腔内的挤压过程及针架的变形。采用单因素法分析了收缩角、成型段长度对挤出成型压力和模具针架系统变形的影响。结果表明：随着成型段长度的加大,压力逐渐增大、挤压药密实性增加、针架系统变形增大;随着收缩角的加大,压力增大、挤压药密实性增加、针架系统变形逐渐减小,在多孔模腔收缩角55°之后,压力增大、变形减小的幅度平缓;收缩段和成型段截面压力差从入口至出口逐渐减小,最后达到均匀分布。     

丁羟推进剂花板浇注过程数值仿真

为研究丁羟推进剂浇注过程中流场结构,使用改进后的Herschel-Bulkley黏度模型对药浆花板浇注过程进行了数值模拟,并与实验数据进行了对比。结果显示:在通过花板孔后药浆会发生汇流,汇流后的药浆在重力作用下在发动机壳体内堆积,堆积表面呈现不规则的凹凸状,但在重力作用下,药浆会逐渐流平并填满空腔,未形成空洞。被花板分割的药条一部分汇聚后沿翼片间凹槽向下流动,一部分直接向下流动,流动过程中出现拉伸断裂的现象。浇注所需总时间为104 min,浇注药浆总质量为160.3 kg,平均质量流率为5.4 g·(hole·min)-1,仿真计算值与实测值误差分别为8.65%、2.06%和5.93%。     

超临界CO2塑化双基药挤出计量段流动状态的数值模拟

为了掌握超临界二氧化碳(SC-CO₂)塑化双基药在挤出计量段内的流动情况,了解流场内压力、流体速度、剪切速率、剪切黏度等参数的分布与变化情况,使用有限元法的CFD模拟软件Polyflow,对SC-CO₂辅助双基药塑化挤出成型过程中物料在计量段的流动状态进行模拟研究。结果表明,流体压力和剪切黏度都随着工艺温度、注气流率和溶剂比的增大而减小,螺杆转速的提升导致剪切黏度降低,但流体压力却急剧增加。流体外壁面的压力逐级升高,截面处的压力呈现近似环状分布,由机筒内壁面向螺杆表面逐渐减小。截面处的剪切黏度形成以螺杆中心点为圆心的环带状高黏度区域,越贴近机筒内壁和螺杆表面区域的剪切黏度越小,且工艺参数改变不影响剪切黏度的分布规律。流体外壁面的剪切速率随螺杆转速加快而增大,且高剪切速率集中在螺纹处。截面处最大流体速度出现在螺纹附近,紧贴机筒内壁处的流体速度最小,随着远离机筒内壁和螺杆表面流体速度迅速增大,且越靠近螺杆表面及机筒内壁区域的速度梯度越大。     

底排药快速烤燃特性的数值模拟

为了研究底部排气弹的热安全性,基于高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)底排药两步化学反应机理,建立了底排装置的二维非稳态烤燃模型。在外界加热速率为1,5,10 K·min~(-1)条件下,分析了底排装置的快速烤燃响应特性。结果表明,在上述加热速率下,底排药最先着火位置均靠近底排药外侧壁面附近。外界加热速率的变化对底排药着火位置的影响略小。随着加热速率的提高,底排药发生烤燃响应的着火时间呈指数型衰减。在1,5,10 K·min~(-1)加热速率下,AP/HTPB底排药发生烤燃响应的温度分别为579.4,574.0 K和573.5 K,加热速率对底排药的着火温度影响较小。     

七孔变燃速发射药燃烧性能的数值计算

为模拟七孔变燃速发射药的燃烧性能,建立了七孔变燃速发射药的燃烧模型。在几何燃烧定律的基础上推导出燃气生成猛度Γ和已燃发射药百分数Ψ的函数关系。通过编程计算得到Γ-Ψ曲线。分析了燃速比、速燃层内孔径、长径比和缓燃层厚度与燃速层厚度之比对七孔变燃速发射药燃烧渐增性的影响。结果表明:速燃层和缓燃层的燃速比为1.5~2.5,长径比为2~3,缓燃层厚度与速燃层厚度之比为0.1~0.22,速燃层内孔径为0.2~0.3mm的七孔变燃速发射药有较好的燃烧渐增性。     

复杂结构火箭发射药非稳态温度场的数值模拟

对火箭发动机（包含发射药）的非稳态温度场进行数值模拟是确定火箭发射药实时温度的一种有效方法。论文首先建立了某火箭发动机传热的数理模型。鉴于发射药由7根药柱构成,结构复杂,无法在结构化网格基础上求出待求区域的温度场,因此,采用三角形非结构化网格并推导出计算区域内各节点的离散方程。编制程序,以数值计算方法求出发射药的温度场。结果表明,各特征点温度的计算值与实测值均吻合较好。因此,采用论文方法能正确模拟上述复杂结构火箭发射药的非稳态温度场。