埋头弹火炮内弹道优化设计及数值模拟

发布时间：2021-06-11 06:30

　　埋头弹是一种特殊装药结构的新型弹药,弹丸全部装在药筒内,整体呈现为简单的圆柱体或其他较规则的形状。这种特殊的装药结构使埋头弹火炮系统能在不改变原有炮塔尺寸的条件下换装较大口径的弹药系统,提高战斗威力和装甲武器的生存能力。正是由于埋头弹在提高火炮威力和紧凑化火炮结构方面的优越性,使其得到了迅速发展。本文以35mm埋头弹火炮系统的发射为工程背景,根据经典内弹道及现代内弹道理论,结合弹药的特殊结构和二次点火程序燃烧的新原理,建立了埋头弹火炮的内弹道零维模型和一维两相流模型,编制程序分别模拟了膛内火药气体平均参数随时间的变化规律以及膛内物理量的分布规律；并分析了零维模型中多参数变化对埋头弹火炮内弹道性能的影响,数值模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上,根据所要求的内弹道性能与火炮系统的设计指标,建立埋头弹火炮的内弹道优化设计模型。分别采用直接搜索法中的模式搜索法以及全局搜索法中的遗传算法和模拟退火算法进行优化,三者的优化结果具有较好的一致性,说明优化结果可从理论上指导埋头弹火炮的内弹道设计；并对三种算法优化结果及算法本身优化性能进行了分析比较,结果表明模式搜索法寻优效率最高,遗传算法次之,模... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究状况
        1.2.1 埋头弹国内外研究状况
        1.2.2 优化设计国内外研究状况
    1.3 本文所做主要工作
2 埋头弹火炮内弹道零维模型及数值模拟
    2.1 引言
    2.2 埋头弹火炮内弹道物理过程
    2.3 埋头弹火炮内弹道零维模型
        2.3.1 物理模型
        2.3.2 数学模型
    2.4 埋头弹火炮内弹道数值模拟
        2.4.1 数值计算方法
        2.4.2 数值模拟结果及分析
    2.5 多参数变化对埋头弹火炮内弹道性能的影响
        2.5.1 主装药装药量对埋头弹火炮内弹道性能的影响
        2.5.2 弹丸质量对埋头弹火炮内弹道性能的影响
        2.5.3 药室容积对埋头弹火炮内弹道性能的影响
        2.5.4 火药力对埋头弹火炮内弹道性能的影响
    2.6 本章小结
3 埋头弹火炮内弹道一维两相流模型及数值模拟
    3.1 引言
    3.2 埋头弹火炮内弹道一维两相流模型
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 数学模型
    3.3 埋头弹火炮内弹道一维两相流数值模拟
        3.3.1 数值计算方法
        3.3.2 边界条件和初始条件
        3.3.3 计算流程
        3.3.4 数值模拟结果及分析
    3.4 本章小结
4 基于模式搜索法的埋头弹火炮内弹道优化设计
    4.1 引言
    4.2 埋头弹火炮内弹道优化设计模型
        4.2.1 建立优化设计数学方程组
        4.2.2 确定设计变量
        4.2.3 建立约束条件
        4.2.4 确定目标函数
    4.3 模式搜索法简介
        4.3.1 模式搜索法基本思想
        4.3.2 模式搜索法实现流程
    4.4 模式搜索法的内弹道优化设计结果及分析
    4.5 本章小结
5 基于遗传算法的埋头弹火炮内弹道优化设计
    5.1 引言
    5.2 遗传算法简介
        5.2.1 遗传算法基本思想
        5.2.2 遗传算法构成要素
        5.2.3 遗传算法实现流程
    5.3 遗传算法的埋头弹火炮内弹道优化设计结果及分析
    5.4 本章小结
6 基于模拟退火算法的埋头弹火炮内弹道优化设计
    6.1 引言
    6.2 模拟退火算法简介
        6.2.1 模拟退火算法基本思想
        6.2.2 模拟退火算法构成要素
        6.2.3 模拟退火算法数学模型
    6.3 模拟退火算法的埋头弹火炮内弹道优化设计
        6.3.1 优化设计流程
        6.3.2 优化结果及分析
    6.4 三种算法对比分析
        6.4.1 优化结果对比分析
        6.4.2 算法优化性能对比分析
    6.5 本章小结
7 结束语
    7.1 工作总结
    7.2 问题与展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]采用模式搜索法对轨道炮重要参数的优化设计[J]. 刘文,张海军,白象忠,张立功.  火炮发射与控制学报. 2012(03)
[2]一种改进的遗传算法及其应用[J]. 排新颖,马善立.  科学技术与工程. 2011(20)
[3]埋头弹火炮内弹道及装药分析[J]. 董彦诚,岳文龙,宿明臣,李雪松.  火炮发射与控制学报. 2011(01)
[4]小口径榴弹集成优化模型与方法研究[J]. 洪亚军,赵彦峻,王亚平,徐诚.  弹道学报. 2010(02)
[5]改进型实数编码遗传算法在内弹道优化中的应用[J]. 李克婧,张小兵.  弹道学报. 2009(03)
[6]模式搜索法在最优化问题中的应用[J]. 吴兴远.  软件导刊. 2009(08)
[7]埋头弹内弹道过程数值分析[J]. 陆欣,张浩,周彦煌,余永刚.  南京理工大学学报(自然科学版). 2008(06)
[8]高装填密度钝感发射装药的内弹道遗传算法优化[J]. 林庆华,栗保明.  弹道学报. 2008(03)
[9]超高射频火炮内弹道优化设计[J]. 季新源,袁亚雄,王敬,张小兵,杨均匀.  南京理工大学学报(自然科学版). 2008(02)
[10]某口径埋头弹火炮的密封与装药设计[J]. 张浩,陆欣,余永刚,周彦煌.  兵工学报. 2006(04)

博士论文
[1]若干优化问题的并行算法研究[D]. 韩丛英.上海交通大学 2008



本文编号：3224016