發(fā)布時(shí)間：2022-01-10 10:49

　　水下發(fā)射隨著超空泡射彈技術(shù)的發(fā)展而成為研究的熱門(mén),傳統(tǒng)武器水下發(fā)射過(guò)程中包含著水蒸氣、水與火藥燃?xì)馊N流體介質(zhì),水與水蒸氣之間存在著相變關(guān)系,三種介質(zhì)在膛口處相互耦合,形成的膛口多相流場(chǎng)對(duì)彈丸的出膛口姿態(tài)有著極大的影響,研究水下發(fā)射膛口多相流場(chǎng)是提高水下武器射擊精度的重要因素。水下發(fā)射分為密封式發(fā)射與全淹沒(méi)式發(fā)射,為了研究這兩種發(fā)射方式下的膛口多相流場(chǎng),分別對(duì)這兩種發(fā)射過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,在合理假設(shè)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了兩種水下發(fā)射方式的內(nèi)彈道模型,分別計(jì)算得到了內(nèi)彈道數(shù)據(jù)。接著,簡(jiǎn)要分析了現(xiàn)有的各種仿真模型,結(jié)合6DOF模型與動(dòng)網(wǎng)格技術(shù),選擇合適的邊界條件與離散化方法,共同構(gòu)建計(jì)算水下發(fā)射膛口多相流場(chǎng)所需的數(shù)值模型�；诮⒌臄�(shù)值模型對(duì)水下密封式發(fā)射過(guò)程進(jìn)行二維數(shù)值計(jì)算,研究其彈前激波得到了彈前氣體的壓力、密度與速度隨時(shí)間變化規(guī)律;研究初始流場(chǎng)得到了不同初始狀態(tài)對(duì)彈丸出膛口運(yùn)動(dòng)阻力的影響機(jī)理;研究不考慮彈丸運(yùn)動(dòng)的火藥燃?xì)饬鲌?chǎng)得到其形成發(fā)展過(guò)程與膛內(nèi)壓力、密度隨時(shí)間變化規(guī)律;研究考慮彈丸運(yùn)動(dòng)的膛口流場(chǎng)得到其形成發(fā)展過(guò)程與壓力分布特性�；诮⒌臄�(shù)值模型對(duì)全淹沒(méi)式水下發(fā)射過(guò)程進(jìn)行二維擬真,研究不... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：103 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

膛口流場(chǎng)陰影照

中北大學(xué)學(xué)位論文21.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究進(jìn)展火炮發(fā)射時(shí)，藥室中的火藥迅速燃燒生成火藥燃?xì)�，火藥燃�(xì)庾饔糜趶椡璧撞繒?huì)推動(dòng)彈丸向前運(yùn)動(dòng)，彈丸運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)壓縮彈前空氣，逐漸形成彈前氣柱和彈前激波，彈前氣柱與彈前激波運(yùn)動(dòng)至膛口時(shí)迅速?lài)姵�，無(wú)約束膨脹逐漸形成膛口初始流常彈丸脫離膛口后，彈后的高溫高壓火藥燃?xì)庾蕴趴趪姵�，向四周膨脹時(shí)受到彈丸的作用，逐漸形成復(fù)雜的火藥燃?xì)饬鲌?chǎng)，接著，火藥燃?xì)饬鲌?chǎng)無(wú)約束膨脹追上之前的初始流場(chǎng)，兩者相互融合，最終發(fā)展成具有復(fù)雜波系的膛口流場(chǎng)[1]。國(guó)外學(xué)者對(duì)槍炮空氣中發(fā)射時(shí)的膛口流場(chǎng)進(jìn)行了大量的研究，早期由于缺乏相應(yīng)的理論，研究工作大多采用理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的半經(jīng)驗(yàn)法，在此基礎(chǔ)上，研究人員對(duì)膛口流場(chǎng)的發(fā)展機(jī)理、結(jié)構(gòu)特性及流場(chǎng)參數(shù)等進(jìn)行了大量的研究。圖1-1膛口流場(chǎng)陰影照Fig.1-1Shadowshotofmuzzleflowfield圖1-25.56mm步槍膛口流場(chǎng)Fig.1-2muzzleflowfieldof5.56mmrifle19世紀(jì)80年代，Hugoniot[2]對(duì)膛口氣流模型進(jìn)行了大量的簡(jiǎn)化，將炮口沖擊波的形成發(fā)展過(guò)程類(lèi)比作高壓氣瓶的排氣過(guò)程進(jìn)行了研究，得出了膛口流場(chǎng)的大致發(fā)展規(guī)律；Schmidt[3-5]等人利用電子成像方法得到了了膛口流場(chǎng)的陰影圖像（見(jiàn)圖1-1），分析了膛口流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)特征與形成機(jī)理，給出了膛口流場(chǎng)的壓力分布曲線(xiàn)并在此基礎(chǔ)上建立了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式；Fansler、Schmidt[6]針對(duì)膛口流場(chǎng)開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究了初始流場(chǎng)與火藥燃?xì)饬鲌?chǎng)之間的耦合關(guān)系，并對(duì)兩者之間的能量傳遞關(guān)系進(jìn)行了分析；Love[7]等人對(duì)軸對(duì)稱(chēng)自由射流進(jìn)行了大量的研究，通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析，獲得了射流馬赫數(shù)、膛口傾角、射流壓力等對(duì)軸線(xiàn)上的膛口射流溫度、波長(zhǎng)等參數(shù)的影響規(guī)律；Merlen[8-9]利用

mm榴彈炮發(fā)射時(shí)的沖擊波；Taylor[12]采用一階精度的Godunpv格式數(shù)值模擬了步槍發(fā)射時(shí)的膛口沖擊波，但數(shù)值結(jié)果與實(shí)際情況略有偏差；Carofano[13]在對(duì)膛口流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)采用了高階精度的離散格式，使膛口沖擊波的模擬準(zhǔn)確度相對(duì)之前有了極大的提升；Cler[14]等運(yùn)用CFD軟件對(duì)7.62mm步槍的膛口流場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算，仿真過(guò)程中同樣沒(méi)有考慮彈丸運(yùn)動(dòng)，開(kāi)展的相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)膛口初始流場(chǎng)較符合實(shí)際情況，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，但彈丸出膛口后的火藥燃?xì)饬鲌?chǎng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差較大，因此該階段的數(shù)值模擬方法并不具備通用性。圖1-381mm迫擊炮膛口流場(chǎng)壓力等值線(xiàn)圖Fig.1-3Thepressurecontourmapofmuzzleflowfieldofthe81mmmortar圖1-4彈丸脫殼分離過(guò)程Fig.1-4Shellseparationprocess

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[8]裝藥參數(shù)對(duì)水下機(jī)槍密封式膛口流場(chǎng)影響的數(shù)值分析[J]. 張欣尉,余永剛,莽珊珊.  兵工學(xué)報(bào). 2018(01)
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博士論文
[1]復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)流場(chǎng)數(shù)值模擬的無(wú)網(wǎng)格方法及應(yīng)用[D]. 吳偉.南京理工大學(xué) 2015
[2]炮口制退器優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法研究[D]. 江坤.南京理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]超空泡高速射彈變介質(zhì)運(yùn)動(dòng)仿真及彈道特性研究[D]. 黃嵐.中北大學(xué) 2018
[2]某型抗沖擊波特種車(chē)身疲勞特性分析及輕量化技術(shù)研究[D]. 陳曉雅.南京理工大學(xué) 2018
[3]超大口徑平衡炮膛口流場(chǎng)數(shù)值仿真及特性分析[D]. 王美懿.南京理工大學(xué) 2017
[4]張開(kāi)式尾翼彈膛口流場(chǎng)三維數(shù)值模擬研究[D]. 孫沖.沈陽(yáng)理工大學(xué) 2016
[5]金屬風(fēng)暴武器膛口流場(chǎng)仿真分析[D]. 馬超.中北大學(xué) 2015
[6]水下槍械發(fā)射內(nèi)彈道研究[D]. 蘭曉龍.中北大學(xué) 2014
[7]高空環(huán)境下膛口流場(chǎng)研究[D]. 朱冠南.南京理工大學(xué) 2014
[8]某新型多身管火炮膛口流場(chǎng)分析[D]. 林圣業(yè).南京理工大學(xué) 2013
[9]高射速武器膛口流場(chǎng)分析與仿真技術(shù)研究[D]. 方舉鵬.中北大學(xué) 2012
[10]基于流場(chǎng)數(shù)值模擬的遠(yuǎn)程彈尾翼穩(wěn)定裝置設(shè)計(jì)[D]. 汪建業(yè).沈陽(yáng)理工大學(xué) 2009



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