真空中石墨微粉烟幕的红外消光性能研究

基于外层空间高真空的特点,为研究红外干扰材料在外层空间的适用性,实验研究了真空中石墨微粉烟幕的红外消光性能,并与常压下石墨微粉烟幕消光性能进行了比较.结果表明,石墨微粉烟幕在真空度0.03MPa的环境中具有良好的红外消光性能,但弱于常压下的消光能力.分析表明,当真空度较高时,烟幕微粒的沉积速率加快,烟幕有效质量浓度及微粒数浓度减小,烟幕消光性能降低.     

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.     

不同真空度对烟幕近红外衰减性能的影响

针对太空环境高真空的特殊性，为了研究抗红外烟幕在太空中的适用性，通过试验研究了不同真空度下，燃烧型抗红外烟幕对近红外波段(0．76—0．95μm)辐射的衰减性能，结果表明，烟幕透过率随着真空度由0．1MPa升高到0．04MPa逐渐增大，并且各相邻真空度间的透过率增幅基本一致；分析表明随着真空度的升高、烟幕炭黑含量的减小、烟幕质量浓度的降低，烟幕红外衰减性能降低。     

烟幕云团形成初期的流动规律研究

利用普朗特边界层微分方程,根据爆炸成烟烟幕云团的自身运动特点,通过在不同条件下的假设,建立了贴地面的烟幕云团的边界层流动数学模型,以及快速成烟膨胀模型,并用实验分析模型。研究认为,在爆炸成烟烟幕云团形成初期,其流动特征为湍流,空气阻力是烟幕云团膨胀运动速度迅速衰减的主要原因。     

不同真空度下抗红外烟幕沉降规律研究

依据粒子沉降特性的相关理论分析了不同真空度下烟幕的沉降规律，并采用测试烟幕质量浓度求解烟幕沉降速率的方法，开展了实验研究。结果表明，随着真空度的升高，烟幕的沉降速率增大；试验结果与理论分析结果相符合。     

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。     

《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??????????????????????????????????????????????????????????…     

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。     

8-14μm波段红外烟幕透过率的测试与修正（英）

为了减少烟幕温度对8-14 μm波段烟幕透过率的影响,分析了有红外辐射源和没有红外辐射源的燃烧型红外烟幕的透过率.结果发现两种情况下5 g发烟剂被点燃后的透过率分别是40%-50% 和15%-20%,燃烧形成的红外烟幕导致烟幕云团具有很强的红外辐射.为此提出了减差修正法,烟幕的透过率通过减去没有红外辐射源时的透过率得到修正,5 g发烟剂的透过率减小为25%-35%.     

可膨胀石墨发烟剂对毫米波衰减性能的实验研究

本文在分析可膨胀石墨膨胀机理的基础上,实验研究了可膨胀石墨发烟剂产生的膨胀石墨烟幕对3mm波、8mm波的衰减性能。结果显示,膨胀石墨烟幕能够较好地衰减3mm波和8mm波辐射,其衰减性能随可膨胀石墨的粒度减小而下降,利用可膨胀石墨发烟剂产生的烟幕来干扰毫米波雷达探测是可行的。     

非圆截面云雾爆炸超压场数值模拟

为研究非圆截面云雾爆炸超压场的分布特性,用LS-DYNA程序对云雾爆炸超压过程进行了数值模拟,将数值模拟超压值与试验超压结果进行了对比,得到了0°、90°、135°和180°共4个方向的峰值超压随距离的变化规律,以及不同起爆高度对超压场分布的影响。结果表明,试验中起爆云雾呈椭球形爆轰火球。4个方向在距离爆炸中心5 m处的峰值超压为2.9~5.2 MPa。在距离爆炸中心5~50 m范围内,地面冲击波轨迹呈椭圆形。冲击波在90°方向的传播速率最小。当起爆高度由0.5 m增加至2.5 m时,5~15 m范围内的地面峰值超压平均提高了8%。     

凝胶汽油双股撞击式雾化速度场实验研究

为研究凝胶剂含量、撞击角以及喷射压力等参数对凝胶汽油双股撞击式雾化速度场的影响,实验室制备了凝胶剂含量分别为4%和5%的QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油样品。利用旋转式流变仪分别对QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油的表观粘度进行了测量,并拟合了反映其表观粘度变化的幂率公式。采用粒子图像速度仪测量了撞击角θ分别为60°、75°、90°、105°和120°,喷射压力p为0.5 MPa、 0.75 MPa、1.0 MPa和1.25 MPa条件下双股撞击式雾化流场的速度分布。结果表明：凝胶剂含量越高,反映凝胶汽油表观粘度变化的幂率公式中,粘度系数k越大,流动指数n越小;凝胶剂含量越高,凝胶汽油撞击雾化后的液滴速度越小;在撞击点下游,中心轴线上的液滴速度v_l沿轴线呈总体下降的趋势,但由于撞击点产生的不稳定波的作用,液滴速度v_l会出现波动;随着撞击角的不断增大,凝胶液滴的核心速度v_c不断减小,但在撞击角为105°会出现暂时增大;随着喷射压力的增大,凝胶汽油雾化后的核心速度v_c不断增大,但增大幅度越来越小。     

一种开缝环形引射器设计与试验研究

为了研究高压缩比单级环形引射器的性能,基于一维管流的基本理论对环形引射器进行设计,分别加工了开缝及不开缝环形引射器.在零负载情况下,试验测得不开缝引射器临界启动压力为1.127MPa,极限真空压力为6294Pa,压缩比约为16.1;试验测得开缝引射器临界启动压力1.181MPa,极限真空压力为984Pa,压缩比约为10...     

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。