基于单向流固耦合技术潜射导弹出筒载荷研究

为研究潜射导弹出筒过程中受载特性,基于单向流固耦合技术建立了导弹发射动力学数学模型,分析了两种艇速条件下导弹出筒过程中所受到的截面弯矩载荷.通过和缩比试验测试结果对比,表明仿真结果具有可信性.计算结果表明,导弹受载危险截面集中在弹身中部偏后的位置,且艇速对导弹受载和初始偏转角有重要影响.文中建模方法和计算结果对潜射导弹结构总体设计具有指导意义.     

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.     

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。     

两种弹筒适配方式对导弹出筒姿态的影响

潜射导弹在水下垂直发射出筒过程中,弹体受到发射筒与适配器的共同约束,使得出筒阶段弹体载荷水平较高.为研究横向支撑对弹体出筒姿态的影响,依据动量和动量矩定理建立了导弹水下垂直发射出筒过程动力学模型,对艇速为1m/s、2m/s工况下的适配器和气密环-减震垫2种弹筒适配方式对导弹出筒时刻姿态的影响进行了仿真计算.结果表明,2种横向支撑方式下,出筒俯仰角、攻角量值差别不大,但角速度、质心横向偏移量差别较大,尤其是在气密环-减震垫横向支撑方式下,弹体出筒伴随较大的震荡过程.     

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.     

基于单向耦合方法的潜射导弹发射动力学研究

分别建立潜射导弹发射流场和发射动力学模型。通过对发射流场模型分析获取导弹所受非定常流场载荷。将流场载荷数据传递至发射动力学模型中作为导弹结构所受外载荷,分析得到导弹的受载与离筒姿态信息。分析结果表明,导弹前端截面与后端截面间所受轴力变化趋势一致,但在幅值上差别较大;弹体所受弯矩载荷随着导弹出筒长度增加而增加并伴有明显偏转;导弹结构设计应以保证横向刚度和强度为主。结论可作为导弹强度设计评估依据。     

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...     

导弹热发射方式增推效能研究

为研究导弹热发射增推效能,设计了3种不同方式的排导空间。建立导弹热发射过程的控制方程和导弹全区域结构化网格模型,使用计算流体力学方法进行仿真,分别采用2阶迎风格式和全隐式方法进行空间离散和时间离散;计算了3种不同排导空间条件下导弹的出筒过程、出筒速度,分析导弹发射时筒内气动特征和导弹在发射筒内运动时增推力随导弹位移的变化过程。数值计算结果与原理验证试验结果符合较好。对不同条件下导弹出筒速度的仿真计算结果表明,采用筒式热发射,可以通过改变排导空间的方法实现燃气能量的再利用,将筒内燃气的气动力转换为推动导弹运动的推力,形成额外的增推力,提升导弹筒内运动速度,降低导弹出筒消耗的能量。     

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.     

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。     

潜射导弹垂直发射过程流体动力特性数值模拟

采用数值模拟的方法研究了潜射导弹垂直发射上升过程空泡多相流和流体动力演化规律。基于连续性方程、空化质量输运方程、混合介质RANS方程和标准k-ε湍流模型,结合动网格技术,实现了弹体边界运动与汽水流场的流体—固体耦合问题求解。以此为基础,数值模拟了重力影响下的潜射导弹垂直发射水下运动过程,对比分析了潜射导弹头型对肩空泡和流体动力的影响,并给出了3组重推比下潜射导弹的水下航行弹道。模拟和分析结果表明,局部肩空泡将增加潜射导弹流体动力,通过改变导弹头部线型可以抑制肩部空化、改善导弹的流体动力。     

潜射导弹水下运动过程仿真分析

为保证潜射导弹在不确定的海洋环境中能顺利出水,建立了潜射导弹水下及出水运动数学模型,对冷、热2种发射形式的导弹在无控、PID全程控制、模糊PID分段控制3种状态下的水下运动情况进行了仿真分析.结果表明,低海况下的海浪对导弹的出水姿态影响较小,高海况则不适宜进行导弹发射任务;在不确定的海况影响下,模糊PlD分段控制较PID全程控制更适合对导弹的出水姿态进行控制.     

通过缩比试验数据计算潜射导弹的载荷

即使潜射导弹缩比模型试验中弹道、弹体外形、空泡生成、发育、回射及溃灭规律满足缩比相似律,但由于模型的结构动力学特性相似关系难以满足,导致缩比试验数据难以直接计算原型载荷。提出了一种利用缩比模型试验弹体表面测压数据计算原型弹体横向动力响应的修正计算方法。该算法将测压数据分解为“空泡回射与溃灭” 水动力和与弹体结构振动有关的水动力两部分。通过对第一部分水动力建立确定的数学模型,对第二部分水动力用附加质量和附加阻尼进行表述,基于该算法计算得到了原型弹体的动力响应,并与水动力直接转化算法进行了比较。结果表明二者的差别不可忽视。此方法可为潜射导弹载荷计算提供有益的参考。     

导弹水下垂直发射的弹道研究

针对导弹水下垂直发射时的水中弹道进行了数学仿真研究，计算讨论了艇速对导弹水中运行弹道的影响。在水弹道研究的基础上，对导弹与运载器水面分离弹道也进行了数值计算研究，并进行了水洞模型实验和水弹道模型实验。数学仿真结果与模型水弹道实验数据进行了比较,计算结果与实验结果相符。     

导弹水下潜射过程的流体一固体耦合仿真

导弹潜射是集高速流动、冲击、结构响应于一体的流体一固体一气体三态非线性耦合复杂过程，是决定潜射导弹发射成败的关键环节。本文应用LS-DYNA显式程序建立了三种包含水体、空气、导弹、发射井和筒盖的多物质耦合ALE网格模型，使用罚函数流体一固体耦合方法对导弹水下无攻角潜射过程进行了数值模拟，给出了弹体质心的轴向加速度、轴向流体阻力及阻力系数、空泡区压力分布。仿真结果表明，模型2的仿真过程与实际导弹潜射过程最为相符。同时总结介绍了LS-DYNA程序中流体～固体耦合计算的相关设定原则和方法。本文可为潜射导弹的水动力载荷设计和数值仿真提供有益的参考。     

潜射导弹运载器的艇体扰流场计算

基于势流理论,对潜射导弹运载器的非定常艇体扰流场及其所受附加流体动力进行了计算,并在运载器完全离开发射管后的艇体扰流场计算的基础上,对运载器离管过程中的艇体扰流场进行了计算,离管过程后所得计算结果与运载器海上试验结果相符合。     

反舰导弹禁危区划定影响因素分析

针对反舰导弹实弹射击演练扫海区域划定的要求,介绍了禁危区的定义,分析了反舰导弹的典型弹道,从自然环境、发射平台、导弹系统三方面对禁危区划定的影响进行了探讨,并以潜射反舰导弹为例,对导弹出水点的散布区域与潜艇深度的关系进行了仿真。为反舰导弹禁危区的正确划定提供依据。     

3M-54E潜射反舰导弹战技性能灰关联分析评估

根据灰色系统理论建立了潜射反舰导弹综合性能灰关联分析模型, 以灰色关联度为基本依据构造出导弹综合性能评估指数.同时根据所建立的模型对俄罗斯3M-54E潜射反舰导弹战技性能进行了综合评价.