基于动网格的某发射装置流场数值模拟

为了研究某型发射装置在发射过程中的流场特性,建立了该发射装置的弹道模型,耦合其发射弹道模型并利用Fluent动网格技术,对包含弹运动的发射装置炮口、炮尾同时有火药气体喷出情况下复杂流场进行了数值仿真,仿真得到了发射装置在整个发射过程中流场的形成与发展变化;并对炮口与炮尾流场的变化规律进行了详细的分析,通过监测炮尾、炮口相关区域的冲击波,得到整个过程相应区域的超压值,对于预测冲击波在相关区域产生的危害具有指导意义。     

液压蓄能式鱼雷发射装置内弹道建模与仿真

液压蓄能式鱼雷发射装置以其低发射噪声、无舱室增压等优点备受各国海军青睐。为研究该型鱼雷发射装置的内弹道特性,该文在其结构及发射原理基础上,通过合理简化及假设建立了该装置发射过程的内弹道模型,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真计算。仿真结果表明,建立的内弹道模型能基本反映该装置的内弹道特性,为装置的工程设计提供了依据。要使其内弹道性能满足要求,应结合该装置的具体战技指标来确定装置的结构参数及初始能量储备。     

基于Fluent/Simulink的水下发射系统发射阀流场数值仿真

发射阀是水下鱼雷发射系统的重要部件,其流量特性决定了鱼雷发射内弹道及相关的发射系统瞬态特性。为研究发射阀内部流场规律,提出了基于可压缩流体力学控制方程描述发射阀处流体流动和1D常微分方程描述气瓶与气缸热力学特性,采用商用计算流体力学软件FLUENT和1D仿真软件Simulink联合仿真的方法对发射阀的内部流场进行了数值模拟。由数值计算得到的发射阀质量流率与解析结果具有很好的一致性,从1个侧面验证了计算流体动力学（CFD）模型的正确性。所获得的数值模拟结果可为进一步研究水下鱼雷发射气动系统的流致振动与气动噪声等特性提供参考。     

弹性发射水舱对潜艇鱼雷发射内弹道的影响

为了研究弹性发射水舱对鱼雷发射内弹道的影响,建立了等效弹性发射水舱数学模型,结合发射系统数学模型进行了仿真计算并计算了弹性水舱的等效刚度,对弹性发射水舱对发射过程中鱼雷内弹道的影响进行了定量分析。计算结果表明:弹性水舱对发射过程产生的脉冲水压可起到缓冲的作用,可在一定范围内降低发射水舱及发射管内海水压力;同时也降低了鱼雷的出管速度,影响鱼雷离艇安全及鱼雷初始弹道;所建立的弹性发射水舱模型可为该型鱼雷发射装置的新型发射水舱的设计论证及低噪声发射技术的研究提供参考。     

水下蓄能式发射装置结构优化

为研究新型水下蓄能式鱼雷发射装置,建立了水下蓄能式发射装置发射过程数学模型.运用遗传算法对水下蓄能式发射装置结构参数和内弹道参数进行了优化计算,在优化过程中,针对参数多、单位及数值数量级不同的情况,采用参数归一化处理成无量纲值,把多目标优化问题转化为单目标优化问题,并采用罚函数法处理约束条件.优化结果表明:优化后的结构...     

外置式水下蓄能发射装置内弹道研究

为研究新型低噪声水下鱼雷发射装置,介绍了一种新型外置式蓄能发射装置,该装置属于液压平衡式发射装置,并且将动力缸及活塞组件置于潜艇耐压壳体与非耐压壳体之间,有利于节省艇内空间.将发射装置的水缸、发射管、气液缸的气腔和液腔视为4个压力均匀的工作腔,根据发射原理分别建立了发射装置各子系统的数学模型,仿真分析了外置式水下蓄能发...     

提拉缸式鱼雷发射装置内弹道建模与试验

为解决水面舰艇鱼雷发射作战准备时间长,载弹保障能力差的问题,提出了一种水面舰艇提拉缸式鱼雷发射装置方案。采用Simulink和Adams联合仿真的方式,建立发射装置高压空气发射过程的动力学模型,进行仿真分析,并基于小型原理样机对仿真结果进行了试验验证。仿真和试验结果表明：在气瓶压力为25 MPa时,发射过程中提拉缸峰值压力为9.3 MPa,整个装置零部件间最大接触力为66.6 kN,鱼雷出管速度达到14.7 m/s,最大加速度为236 m/s²,发射时间为0.14 s;研究结果验证了以提拉缸为动力组件的轻型鱼雷发射方案是可行的。     

轻型舰载鱼雷发射装置漏泄空气能量计算

轻型舰载鱼雷发射装置发射鱼雷过程中,鱼雷在管内运动参数的变化是一个大漏泄量的内弹道设计问题。本文研究分析了漏泄空气量的定义,建立了漏泄空气量的数学模型。在发射鱼雷内弹道设计中,首交按照异型等截面,变长度的摩擦管流计算流量系数,结合某型鱼雷发射装置,计算了发射鱼雷过程中的泄漏空气能量,为发射装置的能量储备和内弹道设计提供了依据。     

蓄能式液压发射装置设计与分析

为了控制传统往复泵式武器发射装置发射武器时产生的剧烈喷注噪声,基于空气弹簧理论,提出了蓄能式液压平衡发射装置的设计方案.设计方案采用高压气体作为能量存储媒介,易于工程实现.基于水压平衡式发射模块的数学模型,建立了蓄能式发射装置发射武器的内弹道模型,并开展了仿真计算.仿真表明改进发射装置可以顺利完成武器发射任务,发射时间...     

鱼雷入水段弹道研究

鱼雷初始弹道是鱼雷全弹道中最复杂、难度最大的弹道段之一，而入水弹道则是典型的初始弹道段。初始弹道理论研究的主要手段是仿真，本文结合入水空化实验、建立了局部空化流场的数值计算模型、空化流体动力计算模型和空泡段弹道数学模型。在此基础上。利用鱼雷空泡段弹道仿真软件，对复杂入水条件下的鱼雷空泡段弹道进行了仿真。     

基于ADAMS的单兵手持式榴弹发射器动力学仿真

通过分析国内外榴弹发射器的研究现状和发展趋势,借鉴国外某型号小口径榴弹发射器,设计了一种发射25 mm ×40 mm小口径榴弹的单兵手持式高性能榴弹发射器。运用SolidWorks软件建立了其虚拟样机模型,采用经典内弹道学理论,通过VB软件编程计算获得了内弹道膛压及气室压力曲线,为后续仿真提供了载荷曲线。以多体系统动力学理论为基础,结合实际工作情况对所建立的三维实体模型进行简化和约束添加,通过动力学仿真分析,获得了枪机、枪机框和枪管在工作过程中的速度及位移曲线,验证了各机构的运动可靠性。     

发射筒易碎前盖开盖过程的流体与固体耦合仿真方法

发射筒易碎前盖的压力波开盖过程是一个典型的流体与固体耦合问题。为研究易碎前盖的开启仿真过程，对易碎盖聚氨酯复合材料分别做了静态拉压实验、动态拉压实验，并利用用户子程序VUSDFLD对混凝土塑性损伤（CDP）本构模型进行扩展开发，用以描述易碎盖材料的承载和破裂状况；基于计算流体力学（CFD）的发射筒内流场仿真，对欧拉方法的同工况模型进行仿真校验，并借助耦合的欧拉-拉格朗日（CEL）算法对易碎前盖的开启过程进行仿真。结果表明：所开发的含单元失效的CDP本构模型能较好地吻合材料实验和产品实验情况；CFD与CEL算法相结合的仿真方法能有效解决压力波开盖这类流体与固体耦合问题，且具有较高精度。     

超声速和高超声速燃烧的数值研究

为了研究HLLC黎曼求解器在超声速和高超声速燃烧问题中的适用性,对4个典型算例进行了数值模拟。基于多组分方程的完全N-S方程,对时间项和空间项离散分别采用2阶Runge-kutta方法和HLLC格式,考虑了H_2/Air燃烧的详细化学反应机理,用有限速率化学反应模型模拟燃烧现象。对Sod激波管问题和高超声速钝体绕流进行数值模拟,分析了流场内密度、压力和激波位置;对超声速燃烧和高超声速钝体激波诱导燃烧进行数值模拟,分析了流场内组分特性。数值模拟结果与实验结果或相关文献的计算结果吻合良好,表明了HLLC黎曼求解器在模拟复杂化学非平衡流场中能够准确地分析复杂的物理现象且具有较广的应用范围。     

阶梯型发射管内燃气流场的正格式数值模拟

为研究阶梯型发射管内燃气流场特性,将2维守恒方程的正格式方法发展到轴对称Euler方程组的求解,并对阶梯型发射管内燃气流场进行了数值计算,给出了发射管内流场的流动图形及发射管中心线和管壁的压力分布,分析了管内复杂波系结构的变化趋势.验证算例结果与实验照片反映的流动特征及已有数值格式的计算结果吻合较好,表明推广是有效的.该方法能够较好地捕捉到包括射流边界、相交激波、马赫盘、三波点和二次流等阶梯型发射管内流场波系结构,计算结果在发射管轴线反射点附近的分辨率较高;数值解具有较大的梯度变化,表明该方法对激波具有较强的捕捉能力.     

基于SPH方法的凝胶燃料单滴微爆过程模拟

为探究凝胶燃料单滴微爆过程中液滴形态和物理量变化规律,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对JP-8金属凝胶液滴的微爆过程进行数值模拟研究。引入完全变光滑长度SPH方法解决气泡膨胀过程中密度梯度和光滑长度梯度变化剧烈的问题。采用修正JCD(Johnson-Cook Damage)强度模型模拟了弹性胶凝剂膜。模拟了凝胶液滴微爆过程中,内部气泡生长、膨胀、破壳、喷射等过程。得到了气泡变形过程中液滴内部压力和胶凝剂膜的应力变化特性。探索了凝胶液滴微爆过程中液滴半径、压力、拉伸应力、表面张力等物理量的变化规律。数值模拟结果显示,随着时间的推移,凝胶液滴体积逐渐膨胀,压力震荡上升,当直径膨胀比D/D0达到1.4时,胶凝剂膜破裂,液滴体积迅速缩小,压力急剧下降。对于多气泡凝胶液滴,大气泡相对小气泡膨胀更快,且大气泡产生对壁面的压力更大,导致胶凝剂膜在靠近大气泡附近破裂,破裂时间相较于单一气泡有所缩短。数值模拟结果与实验结果相吻合,揭示了凝胶液滴微爆过程的内在机理,验证了SPH算法在解决此类问题上的有效性。     

单组元粉末发动机内流场数值模拟研究

为了研究粉末发动机的工作特性,建立了以火药颗粒为燃料的单组元粉末发动机理论模型,采用CE/SE方法对粉末发动机内流场进行数值模拟。分析了初始颗粒粒径、初始固相体积分数以及堵盖对粉末发动机燃烧过程的影响。计算结果表明:颗粒初始粒径的减小和固相初始体积分数的提高均能提高发动机燃烧室内的压力; 固相体积分数对发动机内温度峰值影响不大; 在点传火阶段,堵盖能提高点火压强,堵盖打开压力越大,增压越明显。     

磁感应强度和阻尼通道间隙对某发射装置振动影响

本文主要研究磁流变阻尼器应用在高速、高冲击性环境下发射装置的反后坐装置中,其结构参数磁感应强度和阻尼通道间隙对发射装置的振动影响;采用有限元和abaqus软件二次开发平台相结合的方法建立该发射装置结构动力学有限元模型,改变磁流变阻尼器的结构参数模拟整个装置的发射过程,研究发射装置的振动特性.仿真计算结果表明,输入不同的电流值和不同的阻尼通道间隙值会对发射装置振动特性产生影响,在设计和应用发射装置上磁流变阻尼器时应给予重视.     

基于旋转阀的固体火箭发动机燃烧室压强振荡特性

针对基于旋转阀的固体推进剂压强耦合响应函数测试系统存在不易进行相位角测量、压强振荡及内流场分析的难点,设计一套旋转阀冷流实验系统,建立对应的压强振荡理论计算模型和三维瞬态内流场仿真模型,研究燃烧室压强振荡及其内流场特性.开展不同排气频率的冷流实验和理论计算,并与仿真模型进行对比.结果表明:仿真计算中单个转子排气通道周期...     

高超音速动カ系统用单斜面膨胀喷管内流场的数值模拟

针对设计的高超音速动力系统用单斜面膨胀喷管流动特点，采用三维质量平均Navier-Stokes方程，空间三阶精度高分辨率NND差分格式及可实现k一ε湍流模型，对喷管内流场进行了数值模拟，获得了喷管的流场参数分布。计算结果表明：喷管扩散段长度及出口斜切角变化对喷管出口流场会产生影响；Ⅱ型喷管的设计较为合理。