速射武器身管一维径向传热的数值分析

该文根据射击过程中膛内火药气体温度场的瞬态脉冲特性,给出了膛内火药气体平均温度的变化规律;用能量平衡法导出了含有复合材料的一维轴对称瞬态传热的有限差分方程,并进行了大量的计算,得出了射弹数、射击频率、身管材料导热性能等因素对身管温度场的影响规律.这对从事速射武器身管的烧蚀问题研究以及弹药抗自燃问题,有一定的参考价值.     

固体发射药火炮身管热散失模拟研究

为了从理论上直接计算火炮发射过程中身管热散失并提高计算精度,选取经典内弹道模型,使用四阶龙格库塔法对内弹道模型进行求解,得到了内弹道时期火药燃气温度,采用拟合公式求解后效期火药气体温度,确立传热初始条件。使用马蒙托夫约定和实验拟合公式确立内、外边界的换热系数。基于传热学理论建立了身管径向一维传热模型,对方程组差分求解,得出火炮身管的温度分布,得到了发射过程中身管的热散失。结果表明:单发射击情况下,火炮通过身管散失的能量占发射药总能量的16.45%; 连发射击情况下,身管热散失占总能量的16.45%～13.81%,呈下降趋势。     

火炮身管内膛表面材料强度退化机理研究

火炮射击过程中身管在热、力、化学等因素作用下平均每发射弹会产生微米级的内径扩大，是造成身管寿命终止的主要原因，研究内膛表面材料性能变化对揭示身管寿命机理具有重要意义。通过分析某寿命终止155 mm口径身管内膛表面材料组织和性能，获得了身管不同部位内膛表面材料组织形貌、厚度及力学性能。结合身管温度梯度分析及烧蚀模拟试验，揭示了身管内膛表面材料性能退化机理及其与射弹发数关系。研究结果表明：身管寿命初期，在火药燃气作用下内膛表面材料相变形成硬化层，硬化层厚度与火药燃气温度及作用时间相关；身管烧蚀磨损发生在硬化层表面，硬化层常温下硬度和强度比基体高1倍，呈现硬脆特征，高温下硬度和强度迅速下降，在弹带摩擦及气流冲刷下造成身管内径扩大。     

基于导热反问题的身管传热计算

确定发射时输入内膛壁的热流密度对研究烧蚀磨损以及身管的热力学特性等问题至关重要。传统计算方法仅考虑了火药燃气以强迫对流方式与内膛壁面的对流换热。本文分析了输入内膛壁 的各项热流密度,运用导热反问题的研究方法计算了内膛输入热流密度,在此基础上,以其作为边界条 件,用有限元分析方法计算了温度分布,与巳知测试结果比较基本一致。文中还对持续射击条件下身管 径向温度分布特点进行了分析,指出采用身管主动冷却技术是控制持续射击过程中初始温度和峰值温 度的重要途径。     

某火炮身管温度仿真计算及其影响因素分析

火炮射击过程中高温燃气周期性冲刷身管内膛导致内膛壁温升高,从而使以含能材料为主配方的全可燃装药在膛内滞留期间面临更多的热安全性问题.利用双一维两相流内弹道模型与一维轴对称热传导模型,描述了某火炮连续发射过程中的身管传热规律,并通过计算结果与试验测试结果对比,验证了模型的准确性.在此基础上,对持续射击20发的身管温度场进行了仿真,得到了每发射击完成后身管内、外壁温度分布规律,分析了不同环境温度、射击工况及身管厚度对身管温度变化规律的影响.结果表明,射击工况对药室内膛温度径向分布规律影响较大,环境温度、身管厚度对其的影响很小;环境温度、射击工况对药室内壁最高温度达到火炮报警温度的射击发数影响较大,身管厚度对其的影响很小.计算结果为装药射击热安全性、身管热烧蚀及寿命研究提供参考.     

镀镍缠绕式复合材料身管径向散热过程的数值模拟

提出一种提高复合材料身管散热性能的方法,拟在缠绕身管的复合材料表面镀镍后再进行缠绕,以提高复合材料身管散热性能。应用ANSYS有限元分析软件模拟了镀镍缠绕式复合材料身管和普通复合材料身管的径向传热过程。分析发现镀镍缠绕式复合材料身管内部热量主要经镀镍层传至身管表面进行散热,在相同射击和冷却条件下镀镍缠绕式复合材料身管内层温度更低。相比普通复合材料身管,镀镍层开辟了新的热量传递途径,提高了复合材料身管的散热性能。     

射击过程中热影响及身管热控制措施综述

射击过程中高温火药燃气及弹带摩擦的热作用造成的热影响，如内膛烧蚀磨损、身管热应力、身管热弯曲、发射药自燃甚至膛炸，引起初速、射程、精度等丧失，严重限制了火炮性能的发挥，成为火炮威力提高的障碍。文中在简述各种热影响基础上，对目前采取的各种身管热控制措施按作用机理，从传热学的角度划分为隔热和冷却两大类，并对具体技术实现作了较详细阐述，同时就大口径自行榴弹炮身管主动冷却问题进行了讨论。     

涉及身管传热的准一维两相流动及其计算

提出了一种用于计算射击过程中火药燃气对身管传热的方法，它是借助在火胞膛内建立的包括气流与身管间传热的不稳定准一维气－固两相流动，还借助在膛壁边界层建立非稳定流而得的有关动量位移厚度的偏微分方程，采用随弹丸运动的半可延伸手风琴式网格，以ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式进行有限差分计算，由此引起的膛壁温度分布。     

读者信箱

问:枪口消焰器的原理和作用是什么? 江西省 武宁县 盛凯 答:枪口消焰器的原理是:火药燃气从枪口喷出后,在消焰器里使未燃尽的火药微粒得以充分燃烧,氧化不完全的火药燃气与外界空气完全混合进行二次燃烧;其次,自膛口喷出的火药燃气流入消焰器内温度已降低,自消焰器流出的火药燃气温度则更低,能减少二次焰及辐射,以减小枪口火焰,避免暴露射击位置和影响瞄准射击。     

火炮身管内径测量现状及发展趋势

火炮身管在高温高压火药气体和高速弹丸的反复作用下,内膛受到不同程度磨损,其径向磨损量的测量对于确定火炮射击性能及身管剩余寿命具有重要意义.针对各种火炮身管内径测量方法和技术进行了分析和比较,研究了非接触测径技术及与径向磨损量密切相关的身管剩余寿命预测的发展趋势.     

从潜艇磁测数据中分离地磁场的研究

传感器实测数据中提取出真实的地磁场成分是水下地磁导航研究的一个难点.采用有限元计算软件ANSYS进行了仿真研究.分别研究了X、Y、Z磁场激励下,潜艇磁化磁场特性;绘出了潜艇某截面上的磁场分布,给出沿某曲线的磁场分布;发现激励磁场与潜艇磁场之间满足线性关系并给出线性转换系数沿某直线的分布状况;还研究了任意方向磁场激励下,得到激励磁场与潜艇磁场之间的线性转换矩阵,初步解决了从测量数据中提取地磁场的问题.     

电磁发射环境下屏蔽机箱内部磁场分布

为研究电磁发射系统中脉冲功率源模块屏蔽机箱内部磁场的分布,应用霍尔效应法对屏蔽机箱内部的磁场进行测试,测试得到屏蔽机箱内部7个点的三维磁场数据,通过分析处理数据得到屏蔽单元内部磁场分布规律:屏蔽机箱内部产生的磁场信号主要集中在X方向;对屏蔽机箱中各个点磁场进行比较,每个点Y方向的磁场比其对应的X和Z方向磁场大;在续流硅堆导通后,各个方向的磁场值都很快减小,Z轴磁场方向将改变.     

坦克排气流场与温度场的计算流体力学分析

建立了坦克排气流动与传热的计算流体力学( CFD)模型,应用FLUENT软件完成三维数值分析。对排气管出口截面的气体温度与压力进行了测试,分析值与测试值符合较好。通过CFD分析得到了坦克排气流场与温度场的详细分布特性和外界环境温度与风速对排气的影响。分析结果可以为坦克排气红外辐射特征的研究提供依据。     

地磁模拟法测量舰船感应磁场的数值模拟

地磁模拟法测量舰船感应磁场具有测量速度快、实施方便等优点,但感应磁场测量精度受模拟地磁场均匀度所限制,研究其影响规律对推广应用地磁模拟法具有重要意义。从地磁模拟法原理出发,借助COMSOL多物理场有限元仿真平台,设计椭球壳解析算例来验证该仿真平台分析地磁模拟法测量感应磁场的有效性。设计某舰船算例进行数值模拟研究,定量分析了地磁模拟法测量舰船感应磁场的精度受模拟地磁场均匀度影响的变化规律,以及舰桥结构对感应磁场测量精度的影响程度。结果表明：当模拟地磁场均匀度达到91%时,感应磁场测量精度优于90%,若继续增加均匀度,则感应磁场测量精度提升效果变缓,工程效费比降低;舰桥结构对均匀度评估的影响程度为0.2%,对感应磁场测量精度的影响程度为2.7%,且当整体均匀度高于91%后,其影响程度降至2.5%,可忽略该结构对感应磁场测量的影响。研究结论为实际舰船消磁中进一步推广应用地磁模拟法提供了依据,也为地磁模拟线圈的优化设计提供了一定的参考。     

地磁模拟器场均匀性研究

方体亥姆霍兹线圈地磁模拟器用于模拟地磁导航器件工作环境的磁场变化,其磁场均匀性主要受线圈几何形状及结构尺寸的影响.为了得到其磁场均区与结构尺寸的关系,构建了方体亥姆霍滋线圈的数学模型,导出了其内部任意点处磁场矢量解析式.应用ANSYS软件对模拟器内磁场分布进行了数值计算,并通过实验测得其中心磁场强度与励磁电流的关系.分析表明,解析解与数值解及实验结果具有较好的一致性.     

地磁场中潜艇运动感应静电场建模

地磁场中的金属壳体潜艇在航行时会产生感应电动势,从而产生感应静电场,将潜艇简化为长椭球壳,分别建立了潜艇处于浮航和潜航两种状态下的运动感应静电场模型,给出了电场三分量表达式;以美海国军洛杉矶级潜艇为例进行了感应电场的仿真计算,获得了两种状态下潜艇水下电场分布,仿真结果表明:感应电场在潜艇附近量值较大,随距离衰减明显。     

电场抑制与磁场防护的共性技术研究

为提高舰船电场特征信号的探测水平并研究科学的舰船电场防护方法,系统研究了电场和磁场产生机理的共性特点,分析了磁、电场对战斗力影响的共同点,研究了磁、电场分析理论的相通之处;分析发现舰船磁场和电场的分析方法和为抑制舰船磁场或电场而采用防护策略也很相似;研究表明舰:船磁场和电场的防护技术是相通的,可以互相借鉴相似的研究方法,利用相同的研究和实验资源,互相促进,共同研究。     

水下电场通信研究综述

由于水环境的特殊性,传统通信方法在水下难以有效工作,必须发展适当的水下通讯方法。介绍了几种常用的水下通信方法,对这些方法的特点进行了比较分析。进一步着重介绍了适用于近距离水下通信的电场通信方法,对其工作原理和实现过程进行了阐述和说明,并对今后的发展趋势做了展望。     

基于磁通门的爆炸场瞬态磁场测量方法研究

针对爆炸场中的电磁场测量需求,研究一种基于磁通门的瞬态磁场测量方法。将磁通门传感器与采集存储电路集成为微型的测试节点,通过多节点的测试网络以实现对电磁场分布的测量。测试节点以FPGA为控制核心,具有工作参数可编程功能。利用亥姆霍兹线圈标定了测试节点的静态特性,并在爆炸场进行了电磁场测量试验,结果表明该测量方法可适用于爆炸场中的电磁场测量。     

漏磁的磁记忆检测技术

基于漏磁检测的磁记忆检测仪由RC网络和运算放大器组成的有源滤波器、磁敏传感器、探头、信号处理电路、显示及键控装置、CPU系统等组成.该检测仪可检测疲劳构件表面应力分布、焊缝、设备和工件.以某电厂再热管对接焊缝的检测为例,对被测对象进行编号,对仪器进行规一化处理、检测焊缝,测到应力集中部位作好标记.然后对标记部位重点复查、跟踪监控.