部分切口杆状发射药内孔燃气流动数值模拟研究

发布时间：2020-10-28 12:22

　　部分切口多孔杆状发射药因为其高装填密度和良好的燃烧渐增性,被广泛应用在大口径火炮中,并且由于切口的存在,杆状发射药的侵蚀燃烧现象有了明显地改善。本文建立了部分切口杆状发射药燃气在内孔的流动传播模型,然后利用Fluent软件对建立的数值模型进行仿真计算,并对数值计算结果加以分析讨论。对内孔入口处无化学反应和有化学反应两种情况下的燃气流动传播进行数值模拟,研究入口燃气的组分变化对燃气在内孔的流动传播情况有何影响;采用控制变量法,对不同切口间距和切口宽度的杆状发射药分别进行仿真模拟研究,对比不同切口参数模拟得到的结果,探究切口参数对燃气在内孔的流动传播影响规律。数值模拟结果表明,在本研究所处的初始边界条件下,两种入口条件下的内孔燃气对其在内孔的流动传播没有明显区别,说明物性参数相似的不同内孔燃气的组分配比对燃气在内孔的流动传播没有太大影响;同向切口间距对燃气在内孔的流动有重要影响,同向切口间距越小,燃气在内孔流动过程中达到平稳状态所需的时间就越短,这对抑制内孔的侵蚀燃烧是有利的;异向切口间距对内孔燃气的流动过程没有太大影响;切口宽度增大,燃气在内孔中达到平稳状态所需时间缩短,有利于抑制内孔的侵蚀燃烧。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ562
【部分图文】：

发射药,杆状,内孔,切口

０．２ｍｍ，同向切口间距为２０ｍｍ，异向切口间距为４ｍｍ。使用Ｇａｍｂｉｔ?￥欠件对计??算区域建立几何模型，选用Ｑｕａｄ?＋?Ｐａｖｅ网格划分方法将计算区域划分为四边形??结构化网格，划分网格尺寸０．０１ｍｍ。划分好的网格如下图３．１所示。??＜?亡，、ｃ?＜?－Ｉ?ｃ?＞?４?＜?，?■?ｖ?＜■?＜■?＾?Ｖ??＋?ｉ?－ｔ－?＊■?－Ｖ－?丨…＇?＊??＇?．．．．?＜■，，－－．＜??ｙ．?．．．．．?＾?．．．．．．．．ｒ．??＇?＇?＇＇?二?ｑ；?：?ｉＪ?Ｑ２（ｊｎｍ）?；????图３．１部分切口杆状发射药内孔局部网格划分??用Ｇａｍｂｉｔ软件对划分好的网格进行制定边界类型，计算区域共有１个压力??入口（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ｉｎｌｅｔ），?５?个压力出口（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ｏｕｔｌｅｔ），其中?４?个为切口出口，将??建立的整个二维模型区域设置为流体（Ｆｌｕｉｄ）区域。??１８??

燃气,切口,区域,流场

?（ｆ）?６５ｍｓ??图３．２无反应燃气在内孔的轴向速度分布??从图３．２中可以观察到在内孔燃气的流动早期，１５ｍｓ之前速度在内孔的分??布还是非常均匀的，只在切口的很小的区域会出现速度的峰值，这就很好的解释??了在切口处压力下降原因。图（ａ）中可以看到平均速度大约为１０００?ｍ／ｓ，由图??中的等值线图例可知速度出现了负值，对云图等比例放大后可以看到这是在切口??处出现了回流现象。区别于图（ａ），图（ｂ）中的最大回流速度变大了，说明在由??ｌｍｓ到５ｍｓ的时间段内燃气在内孔的流动还未得到充分发展，图（ｂ）中可以看??到流场的后半段切口处速度有较明显的增大。在图（ｃ）中可以知道流场进一步??发展，前半段切口所在的区域也形成了同后半段一样的高速度区域，同一时刻的??压力分布图显示上游压力高于下游压力，在内孔中形成了顺压力梯度促使燃气沿??传播方向加速移动

温度分布,燃气,发射药燃烧,杆状