目前水下中小口徑武器的發(fā)射方式有直接浸沒在水中發(fā)射和采用擋水板隔水密封發(fā)射兩種,分別對應膛內(nèi)壓力陡升和發(fā)射裝置復雜的特點。本文提出一種燃氣協(xié)同排水的新型發(fā)射方式,即:在彈體前端開設若干小孔,將彈后空間的部分燃氣以射流的方式在發(fā)射管內(nèi)形成氣幕來排水。通過將發(fā)射環(huán)境由液體變?yōu)榈蛪簹怏w環(huán)境,可避免現(xiàn)有發(fā)射方式的不足。為了解這種發(fā)射方式的機理,需要研究發(fā)射過程中燃氣射流與液體工質(zhì)在柱形空間內(nèi)相互作用的特性。以此為背景,本文開展了錐形分布的多股圓形燃氣射流與液體工質(zhì)在柱形充液室內(nèi)相互作用特性的實驗和數(shù)值研究。主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)錐形分布的多股燃氣射流在柱形充液室內(nèi)擴展特性的實驗研究設計并搭建錐形分布的多股燃氣射流與液體相互作用的可視化實驗平臺,采用高速錄像系統(tǒng)記錄多股燃氣射流在柱形充液室內(nèi)形成的多個Taylor空腔的演化過程,研究了破膜噴射壓力和多孔噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)(噴孔直徑、側(cè)面噴孔噴射角度和側(cè)面噴孔數(shù)目)變化下多股燃氣射流的演化和氣液摻混特征。結(jié)果表明:燃氣射流在柱形充液室內(nèi)的擴展可分為燃氣射流初期發(fā)展階段和燃氣射流貼壁擴展兩個階段。燃氣射流形成的多個Taylor空腔在初期發(fā)展階段相互...

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 氣體射流與液體相互作用的實驗研究
        1.2.2 氣體射流與液體相互作用的數(shù)值研究
    1.3 本文主要工作
2 錐形分布的多股燃氣射流在柱形充液室內(nèi)擴展特性的實驗研究
    2.1 引言
    2.2 實驗裝置及測量方法
        2.2.1 模擬實驗裝置設計
        2.2.2 測量系統(tǒng)
    2.3 多股燃氣射流在柱形充液室內(nèi)的擴展特性
        2.3.1 多股Taylor空腔演化特征
        2.3.2 噴射壓力對燃氣射流擴展的影響
    2.4 噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對多股燃氣射流擴展特性的影響
        2.4.1 噴孔直徑對多股燃氣射流擴展的影響
        2.4.2 側(cè)面噴孔噴射角度對射流擴展的影響
        2.4.3 側(cè)面噴孔個數(shù)對射流擴展的影響
    2.5 本章小結(jié)
3 多股燃氣射流在柱形充液室內(nèi)擴展的數(shù)理模型及典型工況的數(shù)值研究
    3.1 引言
    3.2 物理模型
    3.3 數(shù)學模型
        3.3.1 控制方程
        3.3.2 多相流模型
    3.4 計算方法
    3.5 計算域及初邊條件
    3.6 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
        3.6.1 計算網(wǎng)格的劃分
        3.6.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    3.7 相變過程對燃氣射流擴展的影響
    3.8 典型工況的數(shù)值計算結(jié)果與分析
        3.8.1 多股Taylor空腔演化特性
        3.8.2 氣-液非穩(wěn)態(tài)流場結(jié)構(gòu)
        3.8.3 氣-液非穩(wěn)態(tài)流場特征參數(shù)的時空分布
    3.9 本章小結(jié)
4 噴孔結(jié)構(gòu)變化對多股燃氣射流在柱形充液室內(nèi)擴展影響的數(shù)值研究
    4.1 引言
    4.2 中心噴孔直徑對燃氣射流擴展的影響
        4.2.1 中心噴孔變化對Taylor空腔結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.2 中心噴孔變化下流場特征參數(shù)的時空分布
    4.3 中心噴孔、側(cè)面噴孔直徑同時變化對燃氣射流擴展的影響
        4.3.1 中心和側(cè)面噴孔變化對Taylor空腔結(jié)構(gòu)的影響
        4.3.2 中心和側(cè)面噴孔變化下流場特征參數(shù)的時空分布
    4.4 側(cè)面噴孔噴射角度對燃氣射流擴展的影響
        4.4.1 側(cè)面噴孔噴射角度變化對Taylor空腔結(jié)構(gòu)的影響
        4.4.2 側(cè)面噴孔噴射角度變化下流場特征參數(shù)的時空分布
    4.5 側(cè)面噴孔數(shù)目對燃氣射流擴展的影響
        4.5.1 側(cè)孔數(shù)目變化對Taylor空腔流場結(jié)構(gòu)的影響
        4.5.2 側(cè)孔數(shù)目變化下流場特征參數(shù)的時空分布
    4.6 本章小結(jié)
5 噴射壓力變化對多股燃氣射流在柱形充液室內(nèi)擴展影響的數(shù)值研究
    5.1 引言
    5.2 噴射壓力變化對燃氣射流擴展的影響
        5.2.1 Taylor空腔的演化特性及流場結(jié)構(gòu)
        5.2.2 不同噴射壓力下的流場特征參數(shù)的分布
    5.3 噴射壓力與側(cè)孔噴射角度對燃氣射流擴展的耦合作用
        5.3.1 噴射壓力與側(cè)孔噴射角度耦合作用下Taylor空腔的演化
        5.3.2 噴射壓力與側(cè)孔噴射角度耦合作用下流場特征參數(shù)的分布
    5.4 噴射壓力與側(cè)孔數(shù)目對燃氣射流擴展的耦合作用
        5.4.1 噴射壓力與側(cè)孔數(shù)目耦合作用下Taylor空腔的演化
        5.4.2 噴射壓力與側(cè)面噴孔數(shù)目對燃氣射流擴展的耦合作用
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3867816