湍流两相流内弹道模型

采用双流体两相流模型,推导有粘的两相流内弹道基本方程,并且建立了两相相互作用的气固两相湍流数学模型。     

整装式液体随行装药的两相流数值仿真

随行装药技术通过随行液体药的燃烧提高弹底压力,可以有效地提高弹丸的初速,能够在不改变火炮结构的基础上应用于现有武器系统,增强火包的威。本文建立了随行装药的两相流内弹道模型,并采用MacCormack格式进行了数值求解,给出了随行装药的压力分布、气相速度分布和固相速度分布曲线,并与常规的底部装药结构的计算结果进行了对比,得到的坡膛处的p-6曲线和实验结果有较好的一致性,说明随行装药的两相流内弹道模型能够正确揭示膛内气固两相流动的基本规律。     

确定 LH_2两相流含气系数的解析方法和电容式两相流检测仪

提出了用解析方法计算分析两相流含气系数的方法,推导并得出了计算公式。介绍了一种电容式两相流含气系数检测仪的基本原理并用 LH_2作为例子作了简要的计算     

一种两相流点火模型及数值模拟

底排点火具对底排药剂点火的不一致性是引起底部排气弹射程散布的重要因素之一。为了研究导致点火不一致性的因素和揭示点火机理,分析了某155 mm底部排气弹出膛口后点火具对底排药柱二次点火的过程和特点。基于气体—颗粒两相射流理论,提出了一种两相流强化点火模型。该模型综合考虑了纯燃气与两相射流耦合过程,以及固体—气体或液体—气体两相流对固体底排药的热辐射、热对流和热传导复合传热机制。针对底排装置出膛口后的二次点火过程进行了数值模拟,计算得到了底排药剂软化时间和点火延迟时间,数值模拟结果与实验结果基本吻合。该模型对固体火药类似点火过程具有普适性。     

固体与液体两相磨粒流抛光异形曲面的质量控制因素研究

为探索固体与液体（简称固液）两相磨粒流抛光异形曲面的有效性,采用标准k-ε模型和压力耦合SIMPLEC算法,通过对不同入口压力条件下固液两相磨粒流抛光多边形螺旋曲面膛线管进行数值模拟研究,获得多边形螺旋曲面流道近壁面处的动压、湍流动能、湍流强度随入口压力变化特性,分析入口压力对固液两相磨粒流抛光异形曲面的质量控制规律。为验证数值分析的准确性,进行了必要的固液两相流抛光实验,以异形曲面零件-膛线管为研究对象,对磨粒流抛光前后膛线管内表面的表面形貌和表面粗糙度进行了检测分析。研究结果表明：固液两相磨粒流抛光异形曲面可有效提高异形曲面的表面质量,经磨粒流抛光后的膛线管内表面纹理变得更加平滑,可获得理想的表面形貌,表面粗糙度由抛光前的1.450 μm降低至抛光后的0.296 μm;随着入口压力的增加,磨粒流抛光后的异形曲面零件表面纹理更加致密,表面质量得到明显改善。     

机动管线充气排液过程中油-气体两相流阻力特性

机动管线是油料保障的骨干装备,充气排液是管线使用的一项常规作业,随着液体被排出管线,管内液体处于变加速直线运动状态,整个管路的阻力表现出非线性特征,与单相管流有很大区别.掌握管线充气排液过程的阻力特性,可以为管线排空工艺设计提供理论依据,为此提出一种适用于该过程阻力计算的简化模型.该管路分为3段,即单相气体段、单相液体...     

等离子体点传火过程两相流数值模拟

建立了某小口径火炮等离子体点传火过程的两相流体力学数学模型，并用MacCormack格式对底部和中心等离子体点传火过程进行了数值模拟，分析讨论了等离子体点火能量、等离子体点传火位置等对点传火过程的影响。     

机动管线气顶排空速度的影响因素及作用机理分析

为提高机动管线的排空速度和机动能力,建立机动管线气顶排空的动力模型,采用特征线法求解,得到清管球速度和管内压力降的变化规律。利用该模型对排空过程进行了计算和实验验证,发现排空速度与空压机流量、压力以及管线的临界长度有关：当管线长度大于临界长度时,空压机的排气量起主要作用,使用大流量的空压机排空速度较快;反之当管线长度小于临界长度时,压力起主要作用,使用大压力的空压机排空速度较快。因此,为提高排空速度,可以在设计时首先计算临界长度,之后根据管线的总长度和临界长度选择性能合适的空压机,或者依据空压机的性能划分排空段的长度。     

绕多孔孔板通气气体与液体两相横射流旋涡特性分析

为了研究通气气体与液体两相流旋涡特性,采用RNG k-ε湍流模型并结合Level Set界面捕捉方法,对绕多孔孔板气体与液体两相横射流流动特性进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较。研究结果表明：液相横流受到射流气体的阻碍作用在孔口上游、形成分离鞍点和马蹄涡,此分离鞍点随距壁面高度的增加逐渐靠近孔心,形成分离线;液相横流绕过射流气体后形成两个较为封闭的分离旋涡,此分离旋涡随距壁面高度的增加逐渐远离孔心。射流气体内部反旋转涡对的发展过程可分为3个特征阶段：流动位于孔口附近时,反旋转涡对从壁面逐渐形成,涡核间距和高度不断增大,影响面积不断扩张;随着流动向下游发展,反旋转涡对影响面积不断收缩直至消失;当流动发展至下游某一位置时,反旋转涡对在射流气体顶端再次形成,随着反旋转涡对的不断发展,在平板壁面诱导出2次涡对。     

基于E-R模型的机动管线虚拟场景概念建模

概念建模对机动管线虚拟场景的建立具有指导意义,通过对机动管线虚拟场景对象实体、三维关系进行详细分析,理清各层次的结构关系,实现了虚拟场景的总体设计,基于E-R模型的管线装备概念模型,最终完成了机动管线虚拟场景整体的概念建模工作,为接下来机动管线虚拟场景的实际建模工作顺利开展奠定基础。     

气体与液体两相连续旋转爆轰发动机爆轰波传播特性三维数值模拟研究

为了研究气体与液体两相连续旋转爆轰波的传播特性,基于三维守恒元和求解元方法,在圆柱坐标系下采用带化学反应的气体与液体两相爆轰模型,对连续旋转爆轰发动机进行三维数值模拟。通过计算获得了爆轰波起爆及其稳定传播时的流场结构,分析了流场在燃烧室径向方向的变化以及发动机的推力性能,揭示了两相爆轰波的传播特性。研究结果表明：燃烧室内流场结构与文献\[4\]中的实验研究结果定性一致;由于环形燃烧室外壁面的收敛和内壁面的发散,爆轰强度沿着燃烧室的径向方向逐渐增强,实现了爆轰波的自持旋转传播;以汽油为燃料、富氧空气为氧化剂,在填充总压为0.2 MPa、总温为288.15 K、燃料液滴半径为25 μm的条件下,连续旋转爆轰发动机所获得的平均推力约为880 N,爆轰波的传播频率约为4 390 Hz.     

柔性喷管SRM三维两相内流场数值模拟

针对柔性喷管固体火箭发动机的复杂多相流数值计算问题,基于Euler-Lagrange方法,应用k-ωSST湍流模型和颗粒轨道模型,建立了气固两相三维内流场计算模型。分析了发动机内部压强和温度场、燃气和粒子速度场、固相粒子沉积浓度和颗粒运动轨迹;重点分析了喷管无摆动和摆动5°状态下的发动机内流场变化特性。研究表明:2种工况下的燃烧室平均压强、温度场及喷管出口速度变化幅度较小,但对喷管柔性连接缝内的流场速度影响较大,固相粒子最大沉积率产生于发动机后封头的绝热层内壁;喷管无摆动时,柔性连接缝内的粒子沉积率较低,随着喷管摆动幅度增加,粒子沉积浓度大幅度升高。     

基于改进两相流模型的模块装药内弹道模拟

为研究模块装药的特殊装药结构的内弹道特性,改进和优化装药结构参数,需建立数学模型进行模拟。现有的两相流模型不能直接用于模块装药的计算,根据模块装药的特点对现有模型进行改进和细化,考虑了装药和点火不连续、模块非同时破裂等因素,使其更接近模块装药内弹道实际过程。根据建立的改进数学模型对模块装药内弹道过程进行模拟,并对结果进行验证和分析。模拟结果与实验对比相符,数值模拟显示:在模块装药内弹道过程中存在点传火间断,传火过程更长,模块是按序破裂的。模块破裂时间受模块盒体强度和传火性能影响,模块盒体和传火管端盖强度越大,则模块破裂开始时间越晚,开始破裂到所有模块全部破裂时间跨度更长。     

激光多点点火二维两相流数值模拟

激光点火技术是一种新型点传火技术,为了研究激光多点点火对膛内压力波动、燃烧稳定性等的影响进行了数值模拟。以某短身管30 mm火炮激光点火过程为研究对象,建立了二维两相流数学物理模型,采用MacCormack两步预估校正差分格式及运动控制体运动边界处理方法实现数值计算。数值计算结果与实验有较好的一致性,对激光点火系统设计具有参考意义。     

基于OpenFOAM的三维内弹道两相流程序开发及其应用

为了克服独立编程实现内弹道两相流程序存在仿真周期长、代码复用率低以及不具备复杂计算域求解能力等缺陷,该文在开源有限体积软件(OpenFOAM)框架中开发了三维内弹道两相流求解器;对内弹道两相流求解器正确性展开了三方面验证,即压力波捕捉能力验证、全域守恒性验证、内弹道试验验证;对中心炸管式抛撒系统点传火过程进行了仿真分析。仿真与试验对比结果表明,该文所开发的三维求解器为内弹道问题数值分析提供了高效且具备求解复杂计算域能力的仿真工具。