小型导弹舰面发射尾焰的安全性和干涉性分析

发布时间：2020-05-29 19:49

【摘要】：舰面导弹在发射过程中产生的高温,高压,高速的燃气尾流会对舰面的发射环境产生严重的影响,甚至会危及舰面工作人员的安全,而且导弹尾焰包含多种对人体有害的气体,在尾焰扩散过程中可能通过舰船通风系统的风口进入船的内部,造成舱室内部的空气受到污染,同样会影响船员的身体健康。因此,本文对导弹尾焰在扩散过程中形成的舰面物理场分布展开仿真研究,并对计算结果展开安全性和干涉性分析,为实际情况提供一定的技术指导。本文以一小型舰面导弹为研究对象,利用计算流体力学软件FLUENT,首先对导弹发射过程中产生的尾焰在舰面的扩散过程进行稳态数值模拟,得到尾焰扩散不再对舰面气流场分布产生影响的导弹高度位置,在此基础上通过改变边界条件,展开尾焰扩散的瞬态数值模拟。模拟过程分别从不同风速,风向和风口进气量三个方面对导弹尾焰扩散形成的舰面物理场分布展开研究,并对计算结果进行对比分析。为研究风速,风向和风口进气量三个方面对导弹尾焰扩散形成的舰面物理场分布的影响,本文选取不同的计算工况进行模拟计算,得到了对应于每一个研究内容的对比结果。通过选取舰面特征线,划分出各工况下舰面人员的非安全工作区域,通过布置舰船通风口位置,获得了各工况下风口位置处受导弹尾焰有害气体的污染程度。计算结果表明:不同风速能够明显影响导弹尾焰扩散的范围,但在风向为0°或180°时,风速10m/s和15m/s对舰面物理场分布差别较小,风速越大,对风口位置的污染情况改善越明显,而且污染超标时间越短;不同风向对舰面物理场分布影响最为明显,舰面人员的非安全工作区域和风口位置的污染程度随风向的不同变化很大;风口进气量的改变几乎不会影响舰面物理场的分布,不能够起到大幅度降低风口位置污染程度的效果。
【图文】：

速度分布,不同轴,速度分布,位置

图 3.2 喷管出口下游不同轴向位置处的速度分布对比验证计算方法的可行性，本文选取了与参考文献内同样位置处比对。图 3.2 为喷管出口下游 1.073m、2m、5m、10m 处速度中可以看到，随着轴向距离远离喷管出口，轴线上的速度是逐口下游约 2m 的处时，速度达到最大值约为 3300m/s；在喷管处时，射流剪切层厚度最大，表明该处的燃气流膨胀程度最献结果吻合较好，最大误差为 5%，满足数值模拟验证允许的计算导弹燃气射流场的方法是可行的。船气流场的数值模拟验证证导弹尾焰在舰船表面扩散的数值计算方法的合理性，对本文行数值模拟验证，验证时采用文献[47] 的船型和相关结果。献中 SFS2 经典船型进行建模，具体尺寸为：长 138.7m，宽。模拟的计算域尺寸为：船前为 5 倍船长 (5L) ，船后为 10倍船

船体模型,表面网格,计算域

（a）船体模型计算域（b）船体表面网格图 3.3 船体模型计算域及表面网格计算条件为：速度入口大小为 20m/s，方向是从船首流向船尾方向，，在计算尾部为压力出口边界，其余为壁面条件。图 3.4 飞行甲板中间位置无量纲化速度
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ762.3

【参考文献】