火炮制退机流体及其对结构作用分析

发布时间：2020-11-13 03:46

　　 火炮制退机是火炮的重要组成部分,功能主要是对火炮射击时产生的巨大后坐力起缓冲作用,保证火炮的射击稳定性,提高火炮的射击精度。因此,火炮制退机的工况环境非常恶劣,并且制退机内部结构相对于常规流体机械或者液压设备更加复杂,其内部流场变化规律很难被掌握。为了更好的研究制退机内部工作情况,并减少由于制退机仿真模型简化和单纯考虑固体对流场的作用带来的影响,本文通过单向耦合仿真的方法,研究火炮制退机内流体及其对结构作用的实际情况。主要内容有:1、本文根据制退机实际情况建立制退机三维模型,保留节制环和变直径的节制杆尺寸,对活塞套和复进节制器的内部结构进行简化。运用ansys mesh软件,分别对制退机的固体结构和流体域进行合理的网格划分。2、针对火炮制退机流场进行三维模拟仿真,运用动态网格层变法和局部网格重构法,依据火炮制退机后坐实验数据编写的profile文件设置好动网格,通过仿真得出制退机内部流场的压强、速度等的瞬时分布,分析得出制退机液压阻力系数,在反面问题计算时省去了依靠实验测定液压阻力系数的方法并对液压阻力系数的选取进行了数值优化。3、分析流体对结构的作用情况,对制退机进行单向流固耦合,得出固体结构的等效应力、弹性应变和位移等数据,发现制退机节制杆会产生弹性震荡和节制环磨损的主要原因,为今后的火炮制退机优化设计和延长制退机使用寿命提供了理论基础。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TJ301
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 火炮制退机国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 论文主要研究内容
2 流场与结构场基础
    2.1 流体动力学基础
    2.2 两场之间数据传递的理论基础
        2.2.1 固体控制方程
        2.2.2 耦合控制方程
        2.2.3 耦合面的数据传递
        2.2.4 网格映射和数据交换类型
    2.3 控制方程离散化概述
        2.3.1 离散方法
        2.3.2 常用的离散格式
    2.4 求解器和求解算法
        2.4.1 求解器
        2.4.2 求解算法
    2.5 ANSYS FLUENT软件介绍
        2.5.1 Fluent动网格模型
        2.5.2 运动边界的定义
    2.6 本章小结
3 制退机模型的建立
    3.1 制退机原理概述
    3.2 制退机三维模型
    3.3 制退机中的液体
    3.4 制退机流场模型及两场模型的网格划分
        3.4.1 制退机流场网格划分
        3.4.2 制退机结构场网格划分
    3.5 本章小结
4 制退机流场仿真分析
    4.1 边界条件和求解器设置
    4.2 速度结果分析
    4.3 压强结果分析
    4.4 流线图
    4.5 制退机液压阻力系数研究
    4.6 本章小结
5 制退机结构场仿真分析
    5.1 结构场仿真条件设置
    5.2 等效应力结果分析
    5.3 等效应变分析
    5.4 节制杆变形分析
    5.5 本章小结
6 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
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

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本文编号：2881679