镀铬枪管带泄漏的膛内流场与管壁温度场研究
发布时间：2021-07-27 12:53
枪管损伤是一个极其复杂的问题,涉及多学科的交叉与耦合,技术难度非常大。本文研究在枪管损伤因素中占主导位置的枪管温度场,为枪管损伤机理的研究奠定理论基础。本文围绕着枪管内带泄漏内膛核心流、时刻发展的湍流边界层及非线性热传导等三个问题展开研究工作,取得一定的研究成果:（1）开展了枪管寿命综合实验,在综合寿命试验过程中分别进行了多次初速、精度、内膛尺寸、外表面温度等测试项目;开展了膛压测试试验。以上试验为本文的研究提供了基础,并验证了本文所建立的理论模型。（2）通过枪管综合寿命中的内膛尺寸测量试验建立了枪管内膛烧蚀量模型;在内膛烧蚀量模型的基础上,结合准两相流内弹道模型,建立了带泄漏的准两相流内弹道数学模型,并推导了其差分格式;结合定解条件,采用Fortran语言编程求解了不泄漏及带泄漏枪管膛内核心流参数的数值解;通过膛压测试实验与综合寿命过程中的初速测试实验分别对计算所得的膛压及初速进行验证,模型准确可靠;详细地分析了不泄漏及带泄漏枪管膛内核心流参数分布规律,并对比分析了4种状态下的枪管膛内核心流流场,得到了枪管损伤对膛内核心流流场的影响规律。（3）应用边界层理论建立了湍流边界层传热的数学...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
1膛内气流流动的物理模型
，忽略的因素对枪管内、外边界条件的影响很大，且对枪管轴向的不同位置影响程度也不??同，这将导致所采用的传统的枪管内、外边界条件计算所得到的枪管温度场与实际情况??有出入。因此本文将引入火药气体与枪管内壁之间的复合换热系数的修正系数及枪管??外壁与外界空气之间的复合换热系数的修正系数，并结合枪管外表面温度测试试验，??求解两个修正系数的轴向分布规律。??５）带泄漏的枪管温度场研宄??己知枪管膛内气体泄漏会影响膛内流场从而影响枪管温度场，本文以带泄漏的准两??相流内弹道求得的膛内流场为基础，结合边界层对流换热系数及镀铬枪管二维非线性瞬??态热传导模型，求解不同气体泄漏程度时的枪管温度场。??（４）枪管瞬态温度场特性分析??影响枪管温度场的因素有很多，除了前文提到的气体泄漏程度对枪管温度场的影响??之外，还有铬层、枪管材料、射击规范以及环境因素等都对枪管温度场有很大的影响。??本文采用镀铬枪管二维非线性瞬态热传导模型，系统地研宂铬层、导热系数、射击规范??以及环境因素等对枪管温度场的影响。??全文技术路线图如图１．５．１所示。??枪管综合寿??
带泄漏的准两相流烧蚀内弹道现象??我国生产的大多数枪械身管内膛均采用电镀硬铬，由镀铬身管内膛破坏特点可知，??层破坏前，枪管口径无变化。假定枪管口径发生变化之前，弹丸与枪管壁紧密接触，??后火药气体与固体火药颗粒不存在泄漏现象。但是，随着射弹量的增加，在弹丸及高??火药气体周期性作用下，铬层出现破坏现象，具体表现为塌陷及脱落，铬层破坏后弹??及高速火药气体直接作用在枪管基体上，出现烧蚀及磨损，枪管内膛尺寸逐渐增大。??研究过程中，国内外学者将烧蚀及磨损引起的枪管内径变化量称为烧蚀量。??弹丸在起动时，起动压力会受到枪管内径变化的影响；在沿膛运动过程中，弹丸与??管壁之间出现缝隙，弹后火药气体与固体火药颗粒从弹丸与枪管壁之间的缝隙中泄漏??弹前，弹后的火药气体与固体火药颗粒混合物的密度、压力及弹丸的运动速度均受到??响，如果泄漏的量足够大，泄漏的火药气体与固体火药颗粒将在弹前继续燃烧，弹前??体丨Ｅ力、密度发生变化，进一步影响弹丸的运动。??带泚漏的准两相流烧蚀内弹道以准两相流理论为基础，研究在枪管内膛出现烧蚀磨??后．枪管内流场变化规律及弹丸的运动规律。??掸心流场?里里?弹前溉场??
【参考文献】：
期刊论文
[1]火炮膛内火药燃气温度控制仿真研究[J]. 毛保全,兰图,宋鹏. 计算机仿真. 2017(08)
[2]枪管传热过程中复合换热系数的修正[J]. 冯国铜,周克栋,赫雷,张英琦,乔自平,黄雪鹰. 工程热物理学报. 2017(02)
[3]连续射击下的枪管瞬态传热模型[J]. 冯国铜,周克栋,赫雷,王靖亚,张英琦,李峻松. 弹道学报. 2016(04)
[4]环境因素对枪管温度场的影响[J]. 冯国铜,周克栋,赫雷,张英琦,乔自平,黄雪鹰. 工程热物理学报. 2016(11)
[5]考虑管状药束轴向运动的大口径平衡炮二维内弹道模型的建立与仿真[J]. 蒋淑园,王浩,林长津,王金龙. 兵工学报. 2016(10)
[6]某制导炮弹二维两相流内弹道性能分析与数值模拟研究[J]. 程诚,张小兵. 兵工学报. 2015(01)
[7]不同表面处理条件下身管烧蚀研究[J]. 黄进峰,连勇,张程,张津,高海霞. 北京科技大学学报. 2014(03)
[8]大口径平衡炮内弹道一维两相流建模与仿真[J]. 张博孜,王浩,王珊珊,曹仁义. 弹道学报. 2014(01)
[9]某高低压榴弹发射器两相流内弹道数值模拟[J]. 方磊磊,周克栋,赫雷. 机械制造与自动化. 2013(06)
[10]带有中心点传火管的燃气发生器两相流数值模拟[J]. 王珊珊,王浩,黄明,张博孜. 兵工学报. 2013(09)
博士论文
[1]超高射频火炮内弹道性能参数一致性研究[D]. 罗乔.南京理工大学 2016
[2]某舰炮弹道过程模拟仿真及优化[D]. 李克婧.南京理工大学 2012
[3]车载炮动态非线性有限元仿真研究[D]. 葛建立.南京理工大学 2007
[4]小口径火炮内弹道规律及优化设计研究[D]. 王敬.南京理工大学 2006
硕士论文
[1]超大口径平衡炮膛口流场数值仿真及特性分析[D]. 王美懿.南京理工大学 2017
[2]枪管寿命技术研究[D]. 石立雄.南京理工大学 2016
[3]某型坦克炮混合装药内弹道数值计算与安全性分析[D]. 杨超.南京理工大学 2015
[4]身管武器膛内流场及身管热传导的数值仿真[D]. 王靖亚.南京理工大学 2014
[5]火炮身管烧蚀磨损与寿命问题研究[D]. 欧阳青.南京理工大学 2013
[6]埋头弹火炮内弹道优化设计及数值模拟[D]. 李炜.南京理工大学 2013
[7]可变药室火炮模块装药一维两相流数值模拟[D]. 赵欣.南京理工大学 2012
[8]电磁轨道炮内弹道优化设计[D]. 何大娇.南京理工大学 2008
[9]火炮发射过程中的身管热弹耦合分析[D]. 胡振杰.南京理工大学 2007
[10]身管武器变初速发射机理与控制技术研究[D]. 袁光林.南京理工大学 2007
本文编号：3305820
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
1膛内气流流动的物理模型
，忽略的因素对枪管内、外边界条件的影响很大，且对枪管轴向的不同位置影响程度也不??同，这将导致所采用的传统的枪管内、外边界条件计算所得到的枪管温度场与实际情况??有出入。因此本文将引入火药气体与枪管内壁之间的复合换热系数的修正系数及枪管??外壁与外界空气之间的复合换热系数的修正系数，并结合枪管外表面温度测试试验，??求解两个修正系数的轴向分布规律。??５）带泄漏的枪管温度场研宄??己知枪管膛内气体泄漏会影响膛内流场从而影响枪管温度场，本文以带泄漏的准两??相流内弹道求得的膛内流场为基础，结合边界层对流换热系数及镀铬枪管二维非线性瞬??态热传导模型，求解不同气体泄漏程度时的枪管温度场。??（４）枪管瞬态温度场特性分析??影响枪管温度场的因素有很多，除了前文提到的气体泄漏程度对枪管温度场的影响??之外，还有铬层、枪管材料、射击规范以及环境因素等都对枪管温度场有很大的影响。??本文采用镀铬枪管二维非线性瞬态热传导模型，系统地研宂铬层、导热系数、射击规范??以及环境因素等对枪管温度场的影响。??全文技术路线图如图１．５．１所示。??枪管综合寿??
带泄漏的准两相流烧蚀内弹道现象??我国生产的大多数枪械身管内膛均采用电镀硬铬，由镀铬身管内膛破坏特点可知，??层破坏前，枪管口径无变化。假定枪管口径发生变化之前，弹丸与枪管壁紧密接触，??后火药气体与固体火药颗粒不存在泄漏现象。但是，随着射弹量的增加，在弹丸及高??火药气体周期性作用下，铬层出现破坏现象，具体表现为塌陷及脱落，铬层破坏后弹??及高速火药气体直接作用在枪管基体上，出现烧蚀及磨损，枪管内膛尺寸逐渐增大。??研究过程中，国内外学者将烧蚀及磨损引起的枪管内径变化量称为烧蚀量。??弹丸在起动时，起动压力会受到枪管内径变化的影响；在沿膛运动过程中，弹丸与??管壁之间出现缝隙，弹后火药气体与固体火药颗粒从弹丸与枪管壁之间的缝隙中泄漏??弹前，弹后的火药气体与固体火药颗粒混合物的密度、压力及弹丸的运动速度均受到??响，如果泄漏的量足够大，泄漏的火药气体与固体火药颗粒将在弹前继续燃烧，弹前??体丨Ｅ力、密度发生变化，进一步影响弹丸的运动。??带泚漏的准两相流烧蚀内弹道以准两相流理论为基础，研究在枪管内膛出现烧蚀磨??后．枪管内流场变化规律及弹丸的运动规律。??掸心流场?里里?弹前溉场??
【参考文献】：
期刊论文
[1]火炮膛内火药燃气温度控制仿真研究[J]. 毛保全,兰图,宋鹏. 计算机仿真. 2017(08)
[2]枪管传热过程中复合换热系数的修正[J]. 冯国铜,周克栋,赫雷,张英琦,乔自平,黄雪鹰. 工程热物理学报. 2017(02)
[3]连续射击下的枪管瞬态传热模型[J]. 冯国铜,周克栋,赫雷,王靖亚,张英琦,李峻松. 弹道学报. 2016(04)
[4]环境因素对枪管温度场的影响[J]. 冯国铜,周克栋,赫雷,张英琦,乔自平,黄雪鹰. 工程热物理学报. 2016(11)
[5]考虑管状药束轴向运动的大口径平衡炮二维内弹道模型的建立与仿真[J]. 蒋淑园,王浩,林长津,王金龙. 兵工学报. 2016(10)
[6]某制导炮弹二维两相流内弹道性能分析与数值模拟研究[J]. 程诚,张小兵. 兵工学报. 2015(01)
[7]不同表面处理条件下身管烧蚀研究[J]. 黄进峰,连勇,张程,张津,高海霞. 北京科技大学学报. 2014(03)
[8]大口径平衡炮内弹道一维两相流建模与仿真[J]. 张博孜,王浩,王珊珊,曹仁义. 弹道学报. 2014(01)
[9]某高低压榴弹发射器两相流内弹道数值模拟[J]. 方磊磊,周克栋,赫雷. 机械制造与自动化. 2013(06)
[10]带有中心点传火管的燃气发生器两相流数值模拟[J]. 王珊珊,王浩,黄明,张博孜. 兵工学报. 2013(09)
博士论文
[1]超高射频火炮内弹道性能参数一致性研究[D]. 罗乔.南京理工大学 2016
[2]某舰炮弹道过程模拟仿真及优化[D]. 李克婧.南京理工大学 2012
[3]车载炮动态非线性有限元仿真研究[D]. 葛建立.南京理工大学 2007
[4]小口径火炮内弹道规律及优化设计研究[D]. 王敬.南京理工大学 2006
硕士论文
[1]超大口径平衡炮膛口流场数值仿真及特性分析[D]. 王美懿.南京理工大学 2017
[2]枪管寿命技术研究[D]. 石立雄.南京理工大学 2016
[3]某型坦克炮混合装药内弹道数值计算与安全性分析[D]. 杨超.南京理工大学 2015
[4]身管武器膛内流场及身管热传导的数值仿真[D]. 王靖亚.南京理工大学 2014
[5]火炮身管烧蚀磨损与寿命问题研究[D]. 欧阳青.南京理工大学 2013
[6]埋头弹火炮内弹道优化设计及数值模拟[D]. 李炜.南京理工大学 2013
[7]可变药室火炮模块装药一维两相流数值模拟[D]. 赵欣.南京理工大学 2012
[8]电磁轨道炮内弹道优化设计[D]. 何大娇.南京理工大学 2008
[9]火炮发射过程中的身管热弹耦合分析[D]. 胡振杰.南京理工大学 2007
[10]身管武器变初速发射机理与控制技术研究[D]. 袁光林.南京理工大学 2007
本文编号：3305820
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3305820.html
