新型炮口制退器试验装置研究

发布时间：2021-08-08 21:45

　　炮口制退器属于火炮反后坐装置,对火炮的轻量化、机动性具有重要的作用。针对传统炮口制退器测试方法的缺点,基于火炮试验证明炮口制退器结构特征量只与结构有关,本文提出用接近常温的中压压缩空气（小于5MPa）代替火药燃气并能实现数字化和自动化控制的炮口制退器试验方法。通过控制体积法,结合炮口制退器结构特征量的定义,推导了炮口制退器在定常流和非定常流下以炮口制退器入口截面气流总压和炮口制退器内壁面所受轴向力为主要物理量的计算算式,并设计了测试炮口制退器入口截面气流总压和炮口制退器内壁面所受轴向力的测试方法。考虑到接近常温的中压压缩空气和高压火药燃气的区别,用计算流体力学方法计算了炮口制退器在不同的入口总压、入口总温、定常流、非定常流、不同种类气体下炮口制退器的结构特征量,计算结果表明,炮口制退器的结构特征量与入口总压、入口总温、定常流、非定常流和气体种类都没有关系,由此得出可以用接近常温的中压压缩空气代替传统的火药燃气进行试验的结论。提出炮口制退器几何相似到同一口径尺寸炮口制退器进行试验的方法,并用计算流体力学验证了几何相似的炮口制退器结构特征量相等。根据基于炮口制退器结构特征量的试验方法特点和... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 炮口制退器的研究概况
    1.3 计算流体力学
    1.4 论文的主要研究内容
2 试验方法
    2.1 试验方法依据
        2.1.1 炮口制退器的重要特征量及其关系
        2.1.2 获得炮口制退器性能特征量的试验方法及比较
        2.1.3 基于结构特征量的试验方法的推导
    2.2 入口截面气流总反力测量方法设计
        2.2.1 入口截面气流总反力的计算式分析应用
        2.2.2 收缩喷管和拉伐尔喷管在试验装置上的应用
        2.2.3 基于总压的入口截面气流总反力测量方法
    2.3 内壁面轴向力测量方法设计
        2.3.1 自由射流特点的应用
        2.3.2 消除外壁面影响的内壁面轴向力测量方法
    2.4 本章小结
3 试验方法论证
    3.1 概述
    3.2 入口截面气流马赫数为1的CFD验证
        3.2.1 马赫数为1的意义
        3.2.2 马赫数沿收缩管段的计算分析
    3.3 总压沿收缩管段的CFD计算
        3.3.1 不同总压测试位置的比较分析
        3.3.2 总压沿收缩管段的计算分析
    3.4 外壁面受大气压对内壁面轴向受力的影响
        3.4.1 问题概述
        3.4.2 对内壁面轴向力影响的计算分析
    3.5 气流状态无关性证明
        3.5.1 气流状态无关性的重要意义
        3.5.2 入口总压无关性验证
        3.5.3 入口总温无关性验证
    3.6 气体种类无关性证明
        3.6.1 气体种类无关性的重要意义
        3.6.2 气体种类无关性验证
    3.7 相似炮口制退器的结构特征量特点
        3.7.1 尺寸大小无关性意义
        3.7.2 尺寸无关性验证
    3.8 本章小节
4 试验方案和主要结构设计
    4.1 试验装置的总体方案设计
        4.1.1 设计要求
        4.1.2 试验装置的组成及功能
        4.1.3 炮口制退器相似设计
        4.1.4 试验操作流程及注意事项
    4.2 管道壁厚设计
        4.2.1 壁厚设计的基本要求
        4.2.2 壁厚计算
    4.3 炮口制退器和滑动连接管段的连接设计
    4.4 滑动连接管段结构设计
        4.4.1 滑动连接管段作用概述
        4.4.2 滑动连接管段结构设计注意事项
        4.4.3 滑动连接管段结构形式
    4.5 传感器安装设计
    4.6 支架设计
    4.7 安全结构及措施
    4.8 本章小节
5 实例仿真计算
    5.1 概述
    5.2 计算模型
        5.2.1 几何模型简化
        5.2.2 计算区域设定及网格划分
        5.2.3 物理模型设置
    5.3 求解计算及结果
    5.4 结果分析
    5.5 本章小结
6 工作总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 后续展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]膨胀波火炮内弹道初步研究[J]. 岳文龙,董彦诚,李雪松,宿明臣.  火炮发射与控制学报. 2011(02)
[2]带制退器的膛口流场数值模拟[J]. 王仕松,郑坚,贾长治,崔凯波.  火力与指挥控制. 2011(02)
[3]膛口装置附近流场的数值模拟[J]. 钱吉胜,韩珺礼,张焕好,陈志华.  四川兵工学报. 2010(12)
[4]带炮口制退器火炮发射流场数值模拟[J]. 江坤,王浩,黄明.  弹道学报. 2010(03)
[5]膛口冲击波物理模型数值分析[J]. 王杨,姜孝海,郭则庆.  弹道学报. 2010(01)
[6]液力缓速器定转子工作腔流场数值模拟[J]. 黄俊刚,李长友,沈文浩,黄斌,闻维维,马兴灶.  机床与液压. 2010(03)
[7]冲击波超压峰值的数值计算[J]. 王杨,郭则庆,姜孝海.  南京理工大学学报(自然科学版). 2009(06)
[8]带制退器的膛口燃烧流场并行数值模拟[J]. 代淑兰,许厚谦,肖忠良.  弹道学报. 2009(04)
[9]基于仿真的炮口制退器效率影响因素分析[J]. 杜中华.  机械. 2009(11)
[10]某型炮口制退器结构优化研究[J]. 杜中华,狄长春.  机械工程师. 2009(09)

博士论文
[1]复杂流场数值方法研究及在炮口制退器设计中应用[D]. 张辉.南京理工大学 2009

硕士论文
[1]舰炮发射动力学及减小后坐力研究[D]. 沈启敏.哈尔滨工程大学 2010
[2]抽水蓄能电站侧式进/出水口设计研究及CFD模拟[D]. 张新伟.西华大学 2008
[3]阀芯运动过程液压滑阀内部流场的CFD计算[D]. 赵蕾.太原理工大学 2008
[4]炮口制退器流场数值仿真研究[D]. 李伟.南京理工大学 2008
[5]压气机排气蜗壳数值模拟[D]. 吴国强.哈尔滨工程大学 2008
[6]非线性问题的有限体积两重网格算法[D]. 张爱君.西安理工大学 2007
[7]风力发电机三维建模与分析[D]. 邱兴克.新疆大学 2006



本文编号：3330732