随行装药内弹道一维气动力模型及数值模拟

基于固体随行装药内弹道设计的需要,建立了包容式固体随行装药内弹道一维气动力模型.考虑了弹丸的变质量问题,针对30 mm火炮结构参数采用MacCormack格式进行了数值求解,得到随行装药不同时刻弹后空间压力分布曲线,并与常规装药弹后空间压力分布进行了对比分析.结果表明,在装药、弹重、最大膛压不变的条件下,随行装药弹底压力较高,初速较高,提高了内弹道的推进效率.     

稳态爆燃随行装药技术研究

阐述了含能材料稳态爆燃过程,提出了以稳态爆燃作为随行装药推进能源的概念,分析了稳态爆燃随行装药的物理过程,建立了稳态爆燃随行装药的经典内弹道模型,并编写出相应的计算程序,对经典内弹道模型进行了数值求解。结果表明,利用稳态爆燃作为随行装药的参源显著提高火炮弹丸的初速,是一种很有前途的火炮发射技术。     

锥形装药形成射流的数值模拟

利用AN SY S/LS-DYNA 3D有限元分析软件,对两种装药(TATB和TNT)两种不同锥角(53°和43°)药型罩的形成射流分别进行了数值模拟与对比分析。结果表明,53°锥角药型罩产生的射流短而粗,43°锥角产生的射流细而长,高能炸药产生的射流速度高,这与现已成熟的理论相吻合,验证了该数学模型和状态方程所选用参数的正确性,为设计或研发新型锥形装药产品有效降低试验成本并缩短研发时间提供了依据。     

饮料PET瓶坯的数值模拟及优化设计

根据相应的吹塑成型工艺要求限定瓶坯各参数的范围,设计8个瓶坯,在Moldflow环境中模拟各个瓶坯的注塑成型过程,得到相应的充填和保压时间,通过BP算法建立模型,并以充填和保压的总时间为目标值,得到在参数范围内的最优设计方案。结果表明,该方法能够指导瓶坯设计,具有一定的实际意义。     

一种随行装药定容燃烧性能研究

为了在静态环境下模拟某新型随行装药的内弹道燃烧性能,采用将小粒发射药进行钢筒中压制成型,端面封堵延时处理的方法得到了一种新型随行装药试样。并将制得的随行药与单樟6/7混合进行密闭爆发器实验,测试了其燃烧性能。实验结果表明:与单樟6/7单独装药相比,其燃烧过程分为2个阶段,且第二阶段燃烧速率远大于第一阶段,通过延迟装置质量和装药密度的调节可以实现对随行药点火延迟时间的控制。随行药具有很高的燃速和较强的燃烧渐增性,在内弹道过程中可有效改善膛内压力分布。     

随行装药内弹道数据库中实验信息模块的设计

为促进随行装药内弹道研究的科学化和信息化,开发了随行装药内弹道数据库系统.该系统采用Visual Basic 6.0作为前台开发工具,采用Access作为后台数据平台实现.系统包括:系统用户管理、火药参数管理、实验信息管理、数值模拟管理、研究资料管理和帮助6大模块.着重介绍系统中具有重要作用的实验信息管理模块的设计实现.该软件的编制对于随行装药内弹道的研究具有实际应用价值.     

钝感复合装药结构枪击试验尺寸效应的数值模拟

利用有限元软件AUTODYN对钝感复合装药药柱进行枪击感度数值模拟。结果表明,外层采用TATB钝感炸药,内层采用PBX-9404高能炸药的复合装药结构既可减小炸药的枪击感度,又能得到比单一钝感炸药高的能量输出。通过分析装药结构的尺寸效应,得到装药结构与枪击感度的对应规律。     

模拟退火算法在橡胶配方优化设计中的应用

根据退火算法是一类求解组合优化问题有效算法。将其应用橡胶配方优化设计,利用计算机进行辅助建模和优化,ＩＩＲ内胎胶料配方实例表明该方法十分有效．     

装药长径比对半球形聚能装药射流成型的数值模拟

为了得到均匀、不易中断的射流,运用ANSYS/LS-DYNA软件的二维多物质纯ALE算法,建立不同装药长径比有限元模型,数值模拟了6种不同长径比的半球形聚能装药产生射流的过程,对比分析了同一时刻、同一时间段6种装药长径比对射流成型的影响。结果表明,70.5μs时,装药长径比从0.8增至1.8,射流头部速度增大31.9%,射流长度减小23.2%;46.5~70.5μs时段,射流长径比与时间呈类线性增长,射流在装药长径比约为1.2时不易断裂,均匀性最好。     

气-气混合器的数值模拟及优化设计研究

设计了一种体积小、压降低的新型气-气混合器,用于实现燃气与空气的均匀混合。利用Fluent数值模拟的方法研究了有导流板和无导流板两种情况下气-气混合器内的流场分布及混合效果,发现无导流板时混合器内存在一个旋涡区,混合器出口截面上的混合不均匀度S=0.053 6,空气在混合器中的总压降为960 Pa,空气与燃气进气压差为1 164 Pa;有导流板时混合器内存在两个旋涡区,混合器出口截面上的混合不均匀度S^*=0.045 4,空气在混合器中的总压降为1 109 Pa,空气与燃气进气压差为1 143 Pa。结果表明增设导流板后的气-气混合器整体压降增加约150 Pa左右,但混合效果更优,可实现均匀混合。对于有导流板的混合器结构,随着空气流量增加,压降增长十分显著,混合不均匀度随空气流量的增加而先下降后增长,燃气流量对压降及混合效果影响均不大。     

线性聚能装药切割岩石的数值模拟

运用改进的MOCL程序,数值模拟了线性聚能装药金属射流的形成以及射流侵彻岩石的全过程,得到了锥角为60°的聚能装药结构爆轰产物膨胀、药型罩变形、射流形成过程及锥角为60°和90°时的射流速度梯变分布。不同时刻射流的分布显示,在拉伸过程中,锥角为60°的聚能射流速度变小,速度梯度较大,头部速度为4500m·s-1;锥角为90°的聚能射流,头部速度为3500m·s-1速度梯度较小,与实际物理过程相一致。结果表明,模拟结果基本符合聚能射流的物理现象和规律,说明采用的物理模型和数值算法是合理的。     

模块装药点传火过程的数值模拟

在各种点传火方案试验研究工作的基础上，建立了一维两相流数学物理模型，采用MacCormack差分格式和龙格-库塔法模拟刚性组合装药点火过程，数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。     

钨铜粉末药型罩形成聚能射流的数值模拟

利用LS-DYNA3D软件对钨铜粉末药型罩聚能射流的形成过程进行了数值模拟,采用多物质ALE算法,模拟了钨铜聚能射流的形成过程,并与实验结果进行了对比。结果表明,随着药型罩密度的增加,射流直径变细,头部速度降低,数值模拟结果与实验结果较一致。     

基于多操作SMSA算法的化工过程优化

提出一种多操作单纯形．模拟退火混合算(SMSA)，采用附加扰动、随机产生、移位、平滑、边界取值等多种算子作为模拟退火的状态产生函数，增强了算法的全局搜索和局部趋化能力，提高了算法的优化性能。对化工过程的优化控制及Grierwangk函数的优化的数值仿真，以及与单一遗传算法和模拟退火算法的比较研究验证了所提出算法的有效性和优越性。     

TNT装药水中爆炸的数值模拟

采用AUTODYN软件对不同起爆方式下TNT装药水中爆炸模型进行了数值计算,并对计算结果进行了实验验证.根据计算结果分析了中心起爆、端面中心起爆和端面面起爆情况下,在装药不同方位的水中冲击波压力峰值随距离的变化趋势.计算结果表明,端面起爆状态下,装药径向的冲击波压力峰值均大于端部;中心起爆状态下,一定距离处,装药端面的压力峰值大于径向.改变起爆方式,可以实现水中爆炸冲击波能量的定向增益,提高特定方位爆炸能量利用率.     

药型罩材料对JPC成型的影响

运用LS-DYNA模拟软件研究了药型罩材料对聚能杆式侵彻体(JPC)成型的影响.通过对铝、铁、铜、钽、钨JPC的统计分析,得出材料密度和延伸率对JPC头部速度、长径比等参数的影响规律.结果表明,随着从铝到钨材料密度以及延伸率的减小,JPC头部速度降低69%,长径比降低75%, 鉴于JPC的这两个参数,铜、钽是作为JPC成型的较好材料,而铜最佳,铝易断裂、易气化,铁和钨不能够得到充分拉伸,均不适合JPC的成型.对铜药型罩进行了试验验证,试验结果与模拟结果较吻合.     

一种截顶线性聚能装药射流特性的数值模拟

为了得到特性更好的线性聚能射流,设计了一种截顶线性药型罩加矩形辅助药型罩的新型装药结构,利用ANSYS/LS-DYNA3D有限元程序对6组新型装药结构及传统装药结构进行了模拟计算,分析了矩形辅助药型罩宽度和截顶间隙长度对线性射流特性的影响。结果表明,该新型结构形成的线性射流的头部最大速度总体较传统线性聚能射流高,形成的线性射流形态更细更长,并且杵体相对较少,药型罩质量利用率较高。在6组方案中,矩形辅助药型罩宽度为1.0cm、截顶间隙为0.4cm时,该结构形成的线性聚能射流头部速度最大,为3.58km/s,连续性较好,有效宽度最大。