高速速射弹丸群气动特性分析及减阻方案设计
发布时间：2021-05-17 18:56
随着现代多管速射防空舰炮技术的发展,弹丸出炮口速度大大增加,导致了弹丸飞行过程较大的压差阻力,减小了弹丸群的飞行速度和有效射程。而如何减小高速速射弹丸群在飞行过程中的阻力从而增大弹丸群射程,对工程设计具有重要的参考意义。本文即针对高速速射弹丸头部加装气动撑杆的减阻方案展开研究,基于求解雷诺平均N-S方程自编程序对弹丸在不同飞行条件下开展大量数值仿真模拟。对于单弹丸模型分析了在四种撑杆长度、三种撑杆头部构型和四种来流迎角下的流场结构以及对气动撑杆减阻效率的影响;对弹丸群状态,则是在选定的气动撑杆构型下,分析了五种并联间距的齐射弹丸和七种串联间距的序射弹丸的流场结构,总结了在不同串、并联间距下弹丸群的流场特性及阻力分布特点,以此为基础提出了合理的弹丸群气动减阻设计方案。最后针对高温化学非平衡效应对单弹丸及并联齐射弹丸阻力系数及减阻效果的影响进行了讨论。研究结果表明,对于单弹丸,不同头部构型的气动撑杆减阻效果不尽相同,而在一定范围内随着气动撑杆长度的增加减阻效果愈来愈明显;对于弹丸群状态,气动撑杆的减阻效率还与弹丸串并联间距相关,对于特定几何构型的气动撑杆,存在合理的串并联间距使得总阻力系数...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的
1.2 高速速射武器系统发展与研究现状
1.2.1 发展现状
1.2.2 研究概况
1.3 气动撑杆减阻方法的提出与发展
1.4 论文研究内容
1.4.1 论文工作安排
1.4.2 论文创新点以及研究特色
第二章N-S方程数值解法以及网格技术
2.1 引言
2.2 N-S方程数值解法
2.2.1 控制方程
2.2.2 空间离散
2.2.3 时间离散
2.2.4 边界条件
2.2.5 加速收敛措施
2.2.6 湍流模型
2.3 程序可靠性验证
2.3.1 典型算例验证
2.3.2 弹丸算例验证
2.4 网格技术
2.5 本章小结
第三章 单弹丸气动特性分析以及减阻方案设计
3.1 引言
3.2 无气动撑杆弹丸流场特性计算分析
3.2.1 弹丸模型及计算网格
3.2.2 计算网格无关性验证
3.2.3 计算格式与湍流模型的影响
3.2.4 马赫数的影响
3.3 带撑杆构型弹丸气动特性计算分析
3.3.1 气动撑杆头部构型影响
3.3.2 气动撑杆长度影响
3.3.3 有迎角情况的讨论
3.4 本章小结
第四章 高速速射弹丸群气动特性分析以及减阻方案设计
4.1 引言
4.2 并联齐射状态
4.2.1 无气动撑杆并联状态计算结果
4.2.2 无气动撑杆并联状态结果分析
4.2.3 加装气动撑杆并联状态计算结果
4.2.4 加装气动撑杆并联状态结果分析
4.3 串联序射状态
4.3.1 无气动撑杆串联状态计算结果
4.3.2 无气动撑杆串联状态结果分析
4.3.3 加装气动撑杆串联状态计算结果
4.3.4 带气动撑杆的串联状态结果分析
4.4 本章小结
第五章 化学反应对气动减阻效果的影响
5.1 引言
5.2 化学反应模型
5.3 化学反应效应对计算结果的影响
5.4 本章小结
第六章 总结展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]带减阻杆的高超声速弹丸气动特性研究[J]. 彭磊,王栋,许朋,卓长飞. 科学技术与工程. 2015(09)
[2]国外舰炮武器系统现状及发展研究[J]. 刘杨,胡江. 舰船电子工程. 2013(08)
[3]国外近程反导舰炮武器系统的发展研究[J]. 胡江,王龙涛,王连柱. 飞航导弹. 2012(04)
[4]金属风暴武器技术发展综述[J]. 李书甫,常卫伟,殷利. 舰船科学技术. 2012(03)
[5]带减阻杆高超声速飞行器外形气动特性研究[J]. 姜维,杨云军,陈河梧. 实验流体力学. 2011(06)
[6]CFD模拟方法的发展成就与展望[J]. 阎超,于剑,徐晶磊,范晶晶,高瑞泽,姜振华. 力学进展. 2011(05)
[7]高超声速外形减阻方案及数值模拟[J]. 徐剑. 江苏航空. 2009(S1)
[8]金属风暴武器系统反导命中模型研究[J]. 周俊,汪德虎,孙东彦. 火力与指挥控制. 2009(S1)
[9]CTVD算法在金属风暴武器内弹道中的应用[J]. 倪志军,周克栋,赫雷,袁光林. 弹道学报. 2008(03)
[10]非结构网格高超声速化学非平衡MHD流场数值模拟[J]. 潘勇,王江峰,伍贻兆. 航空学报. 2008(04)
硕士论文
[1]金属风暴武器膛口流场仿真分析[D]. 马超.中北大学 2015
[2]高射速武器膛口流场分析与仿真技术研究[D]. 方举鹏.中北大学 2012
[3]超高射频武器系统结构设计及数值计算[D]. 杨毓平.南京理工大学 2010
[4]高超声速外形减阻方案与数值模拟[D]. 徐剑.南京航空航天大学 2009
[5]超高射频火炮点火控制装置设计及内弹道过程仿真[D]. 李文彬.南京理工大学 2005
[6]串联预装填多体系统的结构原理及控制理论研究[D]. 赫雷.南京理工大学 2003
本文编号：3192272
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的
1.2 高速速射武器系统发展与研究现状
1.2.1 发展现状
1.2.2 研究概况
1.3 气动撑杆减阻方法的提出与发展
1.4 论文研究内容
1.4.1 论文工作安排
1.4.2 论文创新点以及研究特色
第二章N-S方程数值解法以及网格技术
2.1 引言
2.2 N-S方程数值解法
2.2.1 控制方程
2.2.2 空间离散
2.2.3 时间离散
2.2.4 边界条件
2.2.5 加速收敛措施
2.2.6 湍流模型
2.3 程序可靠性验证
2.3.1 典型算例验证
2.3.2 弹丸算例验证
2.4 网格技术
2.5 本章小结
第三章 单弹丸气动特性分析以及减阻方案设计
3.1 引言
3.2 无气动撑杆弹丸流场特性计算分析
3.2.1 弹丸模型及计算网格
3.2.2 计算网格无关性验证
3.2.3 计算格式与湍流模型的影响
3.2.4 马赫数的影响
3.3 带撑杆构型弹丸气动特性计算分析
3.3.1 气动撑杆头部构型影响
3.3.2 气动撑杆长度影响
3.3.3 有迎角情况的讨论
3.4 本章小结
第四章 高速速射弹丸群气动特性分析以及减阻方案设计
4.1 引言
4.2 并联齐射状态
4.2.1 无气动撑杆并联状态计算结果
4.2.2 无气动撑杆并联状态结果分析
4.2.3 加装气动撑杆并联状态计算结果
4.2.4 加装气动撑杆并联状态结果分析
4.3 串联序射状态
4.3.1 无气动撑杆串联状态计算结果
4.3.2 无气动撑杆串联状态结果分析
4.3.3 加装气动撑杆串联状态计算结果
4.3.4 带气动撑杆的串联状态结果分析
4.4 本章小结
第五章 化学反应对气动减阻效果的影响
5.1 引言
5.2 化学反应模型
5.3 化学反应效应对计算结果的影响
5.4 本章小结
第六章 总结展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]带减阻杆的高超声速弹丸气动特性研究[J]. 彭磊,王栋,许朋,卓长飞. 科学技术与工程. 2015(09)
[2]国外舰炮武器系统现状及发展研究[J]. 刘杨,胡江. 舰船电子工程. 2013(08)
[3]国外近程反导舰炮武器系统的发展研究[J]. 胡江,王龙涛,王连柱. 飞航导弹. 2012(04)
[4]金属风暴武器技术发展综述[J]. 李书甫,常卫伟,殷利. 舰船科学技术. 2012(03)
[5]带减阻杆高超声速飞行器外形气动特性研究[J]. 姜维,杨云军,陈河梧. 实验流体力学. 2011(06)
[6]CFD模拟方法的发展成就与展望[J]. 阎超,于剑,徐晶磊,范晶晶,高瑞泽,姜振华. 力学进展. 2011(05)
[7]高超声速外形减阻方案及数值模拟[J]. 徐剑. 江苏航空. 2009(S1)
[8]金属风暴武器系统反导命中模型研究[J]. 周俊,汪德虎,孙东彦. 火力与指挥控制. 2009(S1)
[9]CTVD算法在金属风暴武器内弹道中的应用[J]. 倪志军,周克栋,赫雷,袁光林. 弹道学报. 2008(03)
[10]非结构网格高超声速化学非平衡MHD流场数值模拟[J]. 潘勇,王江峰,伍贻兆. 航空学报. 2008(04)
硕士论文
[1]金属风暴武器膛口流场仿真分析[D]. 马超.中北大学 2015
[2]高射速武器膛口流场分析与仿真技术研究[D]. 方举鹏.中北大学 2012
[3]超高射频武器系统结构设计及数值计算[D]. 杨毓平.南京理工大学 2010
[4]高超声速外形减阻方案与数值模拟[D]. 徐剑.南京航空航天大学 2009
[5]超高射频火炮点火控制装置设计及内弹道过程仿真[D]. 李文彬.南京理工大学 2005
[6]串联预装填多体系统的结构原理及控制理论研究[D]. 赫雷.南京理工大学 2003
本文编号：3192272
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