某转管机枪新型膛口助旋制退装置的设计及计算分析

发布时间：2020-10-19 16:40

　　 助旋制退装置是通过分配火药气体后效期内的气体流量与流动方向来实现助旋功能和制退功能。对于在转管机枪上安装助旋制退装置，一方面可以提高转管机枪的射速或者降低电机的功率，另一方面可以对转管机枪提供制退作用。助旋制退装置的添加对于整个武器系统的总体性能的提高是一种十分有效的途径。 本论文首先介绍了膛口流场的数值模拟方法和膛口流场的基本特点，提出了一种新型的助旋制退装置，分析了助旋制退装置的结构原理，建立了内弹道计算模型，其中内弹道计算结果为流场模拟的边界条件加载提供了理论依据。 其次本文采用了理论分析和仿真建模相结合的方法，运用计算流体动力学理论，先对不考虑弹丸的带与不带助旋制退装置的二维流场进行仿真分析，得到压力、速度等云图或等值图和不带与带装置的流场形成、发展与衰减过程，并且计算出了装置的制退效率。再对不考虑弹丸的带助旋制退装置的三维流场进行仿真分析，得出不带弹丸情况下的压力、速度等云图和等值线图，并计算出了装置所能提供的助旋力矩。然后运用动网格技术对考虑普通弹丸的带与不带助旋制退装置的二维流场进行仿真分析，得到耦合弹丸情况下带与不带助旋制退装置的压力、速度等云图和等值线图和流场结构变化以及对普通弹丸增速的影响。最后通过分析脱壳穿甲弹的脱壳原理，建立了脱壳穿甲弹的三维模型和三维流体计算模型，对脱壳穿甲弹不同马赫数下外流场进行仿真分析，并且考虑了带与不带助旋制退装置对发射脱壳穿甲弹脱壳的影响。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ203
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的目的和意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 论文主要研究内容
2 计算流体动力学方程及数值模拟方法
    2.1 流体力学基本方程组
    2.2 湍流模型
    2.3 控制方程的离散
    2.4 初始条件与边界条件
    2.5 网格生成技术
    2.6 动网格模型
    2.7 FLUENT 软件求解步骤
    2.8 本章小结
3 助旋制退装置结构原理及膛口流场和内弹道计算
    3.1 助旋制退装置原理及结构
    3.2 膛口流场特性
        3.2.1 初始流场
        3.2.2 火药气体主流场
        3.2.3 带膛口装置的流场
    3.3 内弹道计算
        3.3.1 内弹道数学模型
        3.3.2 内弹道参数及计算结果
    3.4 本章小结
4 不考虑弹丸情况下带与不带助旋制退装置流场数值模拟
    4.1 不考虑助旋制退装置时膛口二维流场分析
        4.1.1 几何模型的建立及网格划分
        4.1.2 仿真步骤
        4.1.3 仿真结果分析
        4.1.4 后坐力计算
    4.2 带助旋制退装置的二维流场分析
        4.2.1 几何模型的建立及网格的划分
        4.2.2 仿真结果分析
    4.3 制退效率的计算
    4.4 带助旋制退装置三维流场分析
        4.4.1 几何模型的建立及网格的划分
        4.4.2 FLUENT 求解设置
        4.4.3 仿真结果分析
    4.5 助旋力矩的计算
    4.6 本章小结
5 考虑普通弹丸情况下带与不带助旋制退装置流场数值模拟
    5.1 不带助旋制退装置的流场数值模拟
        5.1.1 几何模型的建立及网格的划分
        5.1.2 FLUENT 求解设置
        5.1.3 仿真结果分析
        5.1.4 后效期火药燃气加速弹丸的研究
    5.2 带助旋制退装置的流场数值模拟
        5.2.1 几何模型的建立、网格的划分和求解设置
        5.2.2 仿真结果分析
        5.2.3 带助旋制退装置后效期火药燃气加速弹丸的研究
    5.3 本章小结
6 带与不带助旋制退装置发射脱壳穿甲弹仿真研究
    6.1 脱壳穿甲弹模型
    6.2 脱壳穿甲弹空气动力学数值模拟
        6.2.1 脱壳穿甲弹计算模型的建立及网格的划分
        6.2.2 FLUENT 求解设置
        6.2.3 仿真结果分析
    6.3 带与不带助旋制退装置的脱壳分析
        6.3.1 瞬态动力学分析
        6.3.2 接触算法及分析
        6.3.3 添加载荷及约束
        6.3.4 结果分析
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2847453