真空环境中烟幕云团形成阶段的膨胀模型

真空条件下,常压下已有的烟幕云团的膨胀模型不再适用.本文分析了真空下烟幕形成机理,基于外界对烟幕云团没有扰动的特点,针对燃烧型和爆炸型烟幕在形成阶段的膨胀特性进行数学建模,得到了烟幕云团膨胀过程中体积及质量浓度与烟幕粒子运动速度、运动时间的关系模型,为进一步研究烟幕粒子在大气层外的运动规律提供了理论基础.     

爆炸型烟幕弹遮蔽效能仿真研究

传统的烟幕仿真方法通常使用假定风场均匀稳定的高斯模型或者拉赫特曼扩散理论,这些方法忽略了实际大气边界层复杂多变的特点。为了解决这一问题,建立一个基于计算流体力学（CFD）方法的爆炸型烟幕弹遮蔽效能仿真模型。运用拉格朗日方法,基于在椭球体内均匀生成随机粒子的方法构建初始云团。分析烟剂燃烧放热对初始云团的热力效应,结合CFD方法和离散相模型对烟幕粒子的扩散进行模拟,得到烟幕质量浓度的时空分布。通过计算面密度得到烟幕对可见光的有效遮蔽区域。效能仿真结果与试验结果和拉赫特曼模式结果对比,证明了该模型的有效性,表明烟幕弹遮蔽效能仿真模型在爆炸型烟幕弹的前期扩散阶段较好地反映了烟幕形状及长度、高度的变化规律。     

真空度对烟幕云团膨胀速率的影响（英）

将烟幕应用于外层空间,研究烟幕云团的稳定性极为重要。针对外层空间高真空的特殊环境,基于燃烧型及粉末型烟幕云团,采用通过测试单位时间内云团边缘尺寸变化获取膨胀速率的方法,试验研究了真空度对烟幕云团形成时膨胀速率的影响。结果表明,烟幕云团的膨胀速率随着真空度由0.1 MPa升高到0.04 MPa而逐渐增大,并且压力每减小0.02 MPa,膨胀速率约增大0.03倍左右。     

烟幕初始云团最大半径数值模拟

基于圆柱体发烟装置,采用Truegrid仿真软件建立带有"V"型刻槽的圆柱壳体网格模型,并用Autodyn软件建立发烟装置仿真模型,对烟幕初始云团爆炸分散过程爆轰压力变化规律进行数值模拟。借助于MATLAB提供的分段线性插值函数,将压力作为已知量引入爆炸分散理论模型,采用欧拉法对模型进行数值计算。开展了野外测试实验,采用摄像法和图像处理技术得到试验数据。结果表明,爆炸分散第一阶段发生时间为0～8.9×10-6s,烟幕初始云团最大半径增大为原来的3～4倍;在爆炸分散第二阶段,烟幕初始云团最大半径增大到约3 m。基于Truegrid与Autodyn混合仿真,并与爆炸分散理论模型相结合的方法,相比仅利用数值积分求解爆炸分散模型的传统理论方法,烟幕初始云团最大半径的计算误差降低了3%～8%,且烟幕初始云团最大半径比单一理论模型法更接近实验结果。采用欧拉法计算模型的收敛性优于四阶龙格-库塔法。     

烟幕弹的发烟剂碎块轨迹模型（英）

利用飞散物在运动过程中所受到的空气阻力和重力建立飞散物运动方程,用高速摄影仪拍摄了烟幕爆炸成烟过程,并用实验结果求出了相关系数,校正了模型。结果发现空气阻力对烟幕成型有明显的影响。     

短切碳纤维爆炸分散特征及云团参数变化规律实验研究

针对短切碳纤维爆炸分散过程设计了实验平台,根据爆炸分散不同时期的特点及要求,利用两台高速摄像机同时拍摄,分别以5万帧/s和2000帧/s的帧率记录了壳体破裂过程和云团宏观膨胀过程。通过对爆炸分散全过程序列图像的测量分析,获得了壳体破裂、云团分散成形特征,建立了爆炸分散云团直径、高度和膨胀速度随时间变化曲线。四种相似结构弹体在相同装填参数条件下爆炸分散的高速摄像记录与分析表明,短切碳纤维爆炸分散过程主要经历了壳体破裂、射流喷出、云团膨胀和湍流混合四个阶段,且分散过程遵循相似的规律,初始云团直径分别与弹体直径、碳纤维装填量的3次方根呈线性关系,初始云团高度与弹体高度呈二次多项式关系。     

氧化剂对红磷烟幕抗10.6 μm激光性能的影响研究

在红磷发烟剂中分别加入四氧化三铁、三氧化二铁、氧化锰、硝酸铯、硝酸锶等氧化剂和可燃剂金属镁配制成六种发烟剂,在烟幕试验柜中测试了这六种不同配方烟幕的成烟时间、沉降速度和对10.6μm激光消光系数。研究表明,硝酸铯或硝酸锶作氧化剂时,烟幕的成烟时间分别为20 s和15 s,沉降速度分别为0.0021 m.s-1和0.0019 m.s-1,可以改善发烟剂的燃烧性能,而且烟幕对10.6μm激光的消光能力提高了41.9%和38.7%,因此,硝酸锶更适合作红磷烟幕的氧化剂。     

一种燃烧型抗红外/毫米波双模发烟剂研究

为对抗红外,毫米波双模制导武器系统,研制了一种以可膨胀石墨、富碳化合物作为主要成烟组分的新型发烟剂。介绍了发烟剂配方,并就该药剂在烟箱内产生的烟幕进行了性能测试。结果显示,烟幕对35μm、8一14μm红外辐射的透过率小于15％,对3mm、8mm波衰减值大于10dB,实现了—剂干扰多频谱的发烟剂设计,     

《火工品》总目次

题目专栏作者期页研究报告真空环境中烟幕云团形成阶段的膨胀模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????陈宁,潘功配等某型火箭弹电点火系统雷电辐照效应研究??????????????????????????????????????????????????????????????????????????檀朝彬,易建政,周星雷管输出侧向冲击波在硬纸板中传播衰减规律研究??????????????????????????????????????????????????赵耀辉,焦清介,臧充光等火工分离装置的深水分离模拟试验装置设计??????????????????????????????????????????????????????????…     

短切碳纤维云团对毫米波/红外复合干扰性能影响

为了研究短切碳纤维云团对毫米波/红外的复合干扰性能,构建了实验测试平台。在静风条件下进行了1.5 mm/4 mm碳纤维爆炸分散实验。研究了爆炸分散云团形成过程。测试并分析了云团对3 mm波、8 mm波和8~14μm红外的干扰性能。结果表明,爆炸方式能够有效分散短切碳纤维。在实验的弹体结构和装填参数条件下能够形成稳定的烟幕云团,呈现优良的毫米波/红外复合干扰性能。对毫米波和红外的最大衰减大于95%。对3 mm波的有效作用时间(单程衰减分贝数≥5.2 d B)不小于1 min,对8 mm波能达到30 s以上,对红外靶标的有效遮蔽时间(衰减率≥85%)大于20 s,碳纤维长度的变化对毫米波干扰性能影响较大。     

膛内边界层数值模拟研究

建立了火炮膛内非定常、可压缩的湍流边界层微分方程数学模型 ,进行了以核心流为准两相流、边界层为湍流的气流传热和膛壁固壁传热的数值仿真 .与实验结果比较表明 ,本文所建立的模型能够很好地模拟火炮膛壁表面温度的变化规律 ,为身管寿命问题的研究起到了重要的作用     

冲压增程弹丸进气道复杂湍流流畅数值仿真

应用二阶隐式TVD格式对固体火箭冲压发动机增程弹丸超音速进气道内部湍流流场进行了数值仿真。通过对交叉楔面超音速湍流流场数值仿真结果分析，并与实验结果比较，显示该算法和编制的程序是可靠的，能够准确仿真具有激波一激波、激波一边界层相互作用的复杂湍流流场。通过数值仿真得到了不同出口反压条件下超音速进气道湍流流场复杂的波系结构，并分析了流场的发展过程和出口反压对进气道性能的影响，为今后进一步深入研究提供了理论基础。     

液体燃料云团形成过程的数值仿真

针对液体燃料的爆炸抛散问题，本文建立了物理数学模型来描述气液云雾形成的初期运动和发展过程。对于初期运动（近场），建立一维气相运动模型，同时利用移动边界法处理气、液的接触边界。对于后期的气、液多相混合流动过程（远场），建立二维多相流模型。对爆炸抛散全过程编制了计算程序。数值仿真给出了云雾区内重要参数的分布，计算得到的云雾外形变化与试验结果有较好的一致性。     

基于深度学习的红外图像遮挡干扰检测方法

红外成像体制进行目标探测和识别时,烟幕、云雾等遮挡类干扰会改变目标特征导致目标识别错误。通过对遮挡干扰区域进行定位和类型判断,在识别处理时进行针对性处理可大大降低识别虚警率,提高识别的抗干扰能力。为此,提出一种基于深度学习单通道检测器改进的红外图像厚云、烟幕遮挡干扰检测方法。该方法通过网络多层特征的复用和融合,实现了多尺度预测;利用动态锚框模块改进锚框机制,提高了检测精度;将网络中的卷积层与批归一化层合并,提高了检测速度;引入中心损失函数对分类函数进行优化,提高了网络对遮挡物的分类能力。在网络训练过程中,提出一种红外样本增广方法,对数据量进行有效扩充,解决了红外图像训练样本获取难的问题。实验结果表明,与未改进前的算法相比,在速度基本相同情况下改进的遮挡干扰检测方法检测精度提高3.7％,有效地解决了复杂环境下红外自动目标识别系统抗干扰能力较弱的问题。     

燃烧室整体旋转对液体推进剂燃烧的影响

针对燃烧室本身旋转和使用单组元液体推进剂的特点，对此两相湍流反应流在质量、动量和能量传输基础上，建立了旋转燃烧室中单组元液体推进剂雾化燃烧过程计算的模型和边界条件。模型计算采用ＳＩＭＰＬＥ算法和ＰＳＩＣ算法。计算结果提供了不同转速下的气相速度场和燃料浓度场。实验结果与计算结果一致。计算结果不仅反映了旋转对燃烧的明显影响，还说明本文的研究能用于预示和分析类似问题。     

发烟罐烟雾质量浓度时空分布特性

发烟罐是对近地激光类武器系统实施无源干扰的有效手段,研究其烟雾质量浓度时空分布特性,是准确获取激光在烟雾环境下传输特性的基础。基于离散相扩散模型,采用计算流体力学软件Fluent对一种小型发烟罐的烟雾扩散过程进行仿真模拟。分析烟雾释放后不同阶段的质量浓度时空分布特性,以及风速、质量流率等参数对烟雾扩散速度、质量浓度分布的影响规律。结果表明：无风时,烟雾在喷涌阶段呈伞状,停止喷涌后烟雾在弥散阶段呈团状并存在一个质量浓度较大的烟环;在仿真设定条件下最佳风速在2~3 m/s附近;烟雾的空间质量浓度与质量流率呈线性关系;所得成果可为下一步研究近地激光类武器系统抗烟雾干扰性能提供技术参考。     

HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室内流场数值模拟

针对HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室的特点和工作过程,建立了模拟HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室湍流两相流动与燃烧的数学模型,对燃烧室的边界条件和初始条件进行了分析和设定。在此基础上运用FLUENT软件对燃烧室内流场进行了数值模拟,得到了不同工况下燃烧室内流场的状态参数分布图。仿真结果表明,随着旋转速度的提高,燃烧室内的湍流流动和掺混过程加强,回流向中心区和头部区扩展,燃烧过程中的蒸发、掺混、扩散和传热等过程得到加强,燃烧强度加强,燃烧过程也更加均匀稳定;旋转因素可以提高燃烧室的燃烧效率,相对于固定燃烧室来说,旋转燃烧室燃烧腔的尺寸可以缩小。     

旋成体仿生凹坑表面流场控制减阻仿真分析

应用SST k-ω湍流模型对仿生凹坑表面旋成体与光滑旋成体进行了对比数值模拟,解释了仿生凹坑表面减小摩擦阻力和压差阻力的原因以及对旋成体近壁区边界层的控制行为。研究结果表明：来流马赫数为0.4时置于旋成体后部的凹坑表面减小了旋成体8.05%的摩擦阻力,1.9%的压差阻力,总阻力减小了6.24%;仿生凹坑表面通过减小壁面的速度梯度和湍流强度减小摩擦阻力,通过减弱外部气流对旋咸体截尾底部气流的抽吸作用减小底部阻力;凹坑表面对边界层的控制行为表现为凹坑内部的低速旋转气流造成了凹坑内部气流与凹坑外部气流的气一气接触,形成涡垫效应;同时,旋转气流在凹坑底部产生的摩擦阻力作为一种附加动力产生推动效应。