發(fā)布時間：2023-03-18 23:15

　　現(xiàn)代戰(zhàn)爭對武器的要求越來越高,通過改進(jìn)傳統(tǒng)的無控彈丸,在彈頭陣列排布若干微氣泡致動器實(shí)現(xiàn)主動流動控制,打破了彈丸飛行過程中的繞流流場,改善了彈丸的流體動力學(xué)特性,為智能彈藥技術(shù)研究增加了新選擇。采用MEMS技術(shù)的微氣泡致動器具有體積小、重量輕、功耗低等特點(diǎn),適用于在近程彈丸以及飛行器上的安裝、應(yīng)用。(1)考慮到彈丸飛行過程中所處的外部環(huán)境,選取硅酮橡膠作為微氣泡致動器的薄膜材料,對微氣泡薄膜的鼓起變形進(jìn)行了理論計(jì)算與數(shù)值仿真分析,得到了氣體輸入壓力與薄膜變形位移以及薄膜尺寸之間的關(guān)系。研究表明:氣體壓力越大,氣泡鼓起的高度越高;相同條件下,氣泡寬度對薄膜變形的影響最大,氣泡長度對薄膜變形的影響最小。(2)基于邊界條件理論以及微致動器的工作特點(diǎn),選擇在低旋尾翼彈彈頭引信部位環(huán)形陣列若干微氣泡致動器,實(shí)現(xiàn)對彈丸飛行過程中的主動流動控制,根據(jù)彈丸在不同飛行速度下的速度云圖和壓力云圖,得出微氣泡致動器對彈體表面氣流的影響規(guī)律。(3)分析彈丸在不同的飛行條件下彈體的空氣動力學(xué)特性,得到載有不同尺寸和數(shù)量的微氣泡彈丸飛行的氣動特性規(guī)律,獲得彈丸升力系數(shù)、阻力系數(shù)、俯仰力矩系數(shù)隨攻角和馬赫數(shù)的變化情...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 微機(jī)電系統(tǒng)的簡介
    1.2 基于MEMS系統(tǒng)的微致動器分類
    1.3 基于MEMS技術(shù)的微氣泡致動器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文研究內(nèi)容及意義
第2章 微氣泡致動器的設(shè)計(jì)與仿真
    2.1 微氣泡致動器的工作過程
    2.2 微氣泡致動器的加工與控制方法
        2.2.1 微氣泡薄膜材料的選擇
        2.2.2 微氣泡致動器制作工藝流程
        2.2.3 微控制器方案設(shè)計(jì)研究
    2.3 微氣泡致動器的理論與仿真分析
        2.3.1 微氣泡薄膜變形理論分析
        2.3.2 微氣泡薄膜的靜力仿真
    2.4 微氣泡結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
    2.5 章末小結(jié)
第3章 模擬彈丸飛行中的流場仿真分析
    3.1 坐標(biāo)系的定義
    3.2 作用在彈丸上的空氣動力及力矩
    3.3 彈丸剛體的彈道方程組
    3.4 彈丸空氣動力獲取方法
    3.5 彈丸氣動參數(shù)的數(shù)值模擬
        3.5.1 數(shù)值模擬計(jì)算
        3.5.2 計(jì)算流體力學(xué)基本方程
    3.6 邊界條件
        3.6.1 壓力遠(yuǎn)場的邊界條件
        3.6.2 固體壁面邊界條件
    3.7 彈丸氣動模型的建立
        3.7.1 微致動器在彈丸頭錐上的集成陣列
        3.7.2 致動彈丸的三維實(shí)體仿真模型
        3.7.3 彈丸三維模型網(wǎng)格的劃分
        3.7.4 基于FLUENT計(jì)算條件的設(shè)置
    3.8 致動彈丸擾流流場數(shù)值模擬
        3.8.1 致動彈丸的仿真分析
        3.8.2 亞音速云圖對比
        3.8.3 跨音速云圖對比
        3.8.4 超音速云圖對比
        3.8.5 彈頭截面壓力云圖
    3.9 章末小結(jié)
第4章 致動彈丸氣動特性分析
    4.1 不同氣泡結(jié)構(gòu)對彈丸阻力系數(shù)的影響
        4.1.1 氣泡長度對彈丸阻力系數(shù)的影響
        4.1.2 氣泡寬度對彈丸阻力系數(shù)的影響
        4.1.3 氣泡高度對彈丸阻力系數(shù)的影響
        4.1.4 氣泡數(shù)量對彈丸阻力系數(shù)的影響
    4.2 不同氣泡結(jié)構(gòu)對彈丸升力系數(shù)的影響
        4.2.1 氣泡長度對彈丸升力系數(shù)的影響
        4.2.2 氣泡寬度對彈丸升力系數(shù)的影響
        4.2.3 氣泡高度對彈丸升力系數(shù)的影響
        4.2.4 氣泡數(shù)量對彈丸升力系數(shù)的影響
    4.3 不同氣泡結(jié)構(gòu)對彈丸俯仰力矩的影響
        4.3.1 氣泡長度對彈丸俯仰力矩系數(shù)的影響
        4.3.2 氣泡寬度對彈丸俯仰力矩系數(shù)的影響
        4.3.3 氣泡高度對彈丸俯仰力矩系數(shù)的影響
        4.3.4 氣泡數(shù)量對彈丸俯仰力矩系數(shù)的影響
    4.4 同一彈丸隨著攻角、馬赫數(shù)變化下的影響規(guī)律
        4.4.1 在不同馬赫數(shù)的情況下
        4.4.2 在不同攻角的情況下
    4.5 低旋尾翼彈的飛行穩(wěn)定性
        4.5.1 基本概念
        4.5.2 彈丸飛行穩(wěn)定性判據(jù)
    4.6 章末小結(jié)
第5章 微氣泡控制彈丸動力學(xué)仿真
    5.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)
        5.1.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)的含義
        5.1.2 基于Adams軟件仿真
        5.1.3 運(yùn)動學(xué)方程
    5.2 ADAMS的動力學(xué)模型的建立
    5.3 致動彈丸的動力學(xué)仿真分析
        5.3.1 氣泡致動對彈丸的影響
        5.3.2 致動彈丸與非致動彈丸在不同射角下的對比
        5.3.3 致動彈丸與非致動彈丸在不同發(fā)射速度下數(shù)據(jù)的對比
        5.3.4 空氣彈道的不對稱性
    5.4 微氣泡致動器修正能力分析
        5.4.1 彈丸的縱向修正
        5.4.2 彈丸的橫向修正
    5.5 章末小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果
致謝



本文編號：3764061