超大口径平衡炮膛口流场数值仿真及特性分析

发布时间：2021-11-15 16:01

　　枪炮发射过程中,高温、高压火药燃气出膛后迅速膨胀并形成了复杂的膛口流场,产生一系列危害的现象,例如膛口冲击波、膛口焰以及气流对弹丸运动的干扰等。本文基于有限体积法,采用二维轴对称标准k-ε湍流模型并结合动网格分层技术,以超大口径、大质量的480mm平衡炮为例建立了膛口流场模型,利用二维轴对称气体动力学模型来计算初始流场以及火药燃气主流场。阐述了膛口流场的流动特性,分析了不同试验状态对膛口流动特性的影响。并参加了相关的超大口径平衡炮射击试验数据的整理工作,基于试验数据来验证本文计算方法以及计算模型的可行性以及准确度。本文主要包含以下几个方面的研究内容:1、参加相关的超大口径平衡炮射击试验,完成试验数据的整理和分析工作。2、以超大口径平衡炮为发射平台,建立从火炮点火开始到弹丸飞离膛口过程的内弹道数值计算,对超大口径火炮的内弹道过程通过四阶龙格库塔法建立经典内弹道模型,得到并分析弹丸运动轨迹的变化规律以及膛压的变化。并与试验数据对比验证了数值计算的准确性。3、火炮膛口气流气动力模型分析和建立,根据发射机理,建立基于内弹道过程的膛口流场计算数学模型;其中包含数值计算方法的研究,包括控制方程的建... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 大口径火炮研究现状
        1.2.2 平衡炮研究现状
        1.2.3 膛口流场的研究概况
    1.3 本文的主要工作
2 超大口径平衡炮实验的操作与数据整理
    2.1 引言
    2.2 火炮系统结构设计
        2.2.1 平衡炮发射装置
        2.2.2 装药结构设计
    2.3 火炮发射试验结果分析
        2.3.1 膛内压力变化
        2.3.2 炮口可视火药气体流场
    2.4 本章小结
3 超大口径平衡炮内弹道过程数值模拟
    3.1 引言
    3.2 物理过程
    3.3 数学模型
        3.3.1 基本假设
        3.3.2 内弹道各时期的划分
        3.3.3 内弹道过程中的基本方程
    3.4 内弹道模型总结
    3.5 微分方程组的数值解法
    3.6 内弹道计算结果及试验验证
    3.7 膛口流场仿真初值条件计算
    3.8 本章小结
4 膛口流场描述及计算模型
    4.1 引言
    4.2 膛口流场的形成及结构特点
        4.2.1 初始流场
        4.2.2 火药气体流场
    4.3 膛口流场的计算模型
        4.3.1 有限体积法
        4.3.2 结构化动网格
        4.3.3 物理模型和基本假设
        4.3.4 控制方程
        4.3.5 湍流模型
        4.3.6 初始条件
        4.3.7 网格划分和边界条件
    4.4 流场仿真流程
    4.5 本章小结
5 480mm平衡炮膛口流场仿真分析
    5.1 引言
    5.2 膛口流场算例模拟
        5.2.1 弹丸膛内运动阶段
        5.2.2 弹丸出膛后运动阶段
    5.3 不同发射条件下膛口流场计算结果及分析
        5.3.1 相对高速发射条件下(923m/s)流场模拟
        5.3.2 相对低速发射条件下(560m/s)流场模拟
        5.3.3 三种情况下膛口流场对比分析
    5.4 本章小结
6 结束语
    6.1 本文工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]高压气体发射装置内弹道特性及膛口流场分析[J]. 周鹏,曹从咏,董浩.  兵工学报. 2016(09)
[2]基于虚拟弹性体的快速动网格方法[J]. 仲继泽,徐自力,陶磊.  西安交通大学学报. 2016(10)
[3]超高射频武器串联发射膛口流场数值模拟[J]. 张学伟,李强,刘武,张正涛.  火炮发射与控制学报. 2016(02)
[4]膛口流场可视化测试技术[J]. 顾金良,赵构,罗红娥,夏言.  火力与指挥控制. 2015(12)
[5]超声速弹丸诱导爆轰波的无网格数值模拟[J]. 吴伟,许厚谦,王亮,薛锐,蔡峰峰.  推进技术. 2015(05)
[6]Numerical Simulation for the External Combustion of Base-Bleed Projectile Using Gridless Method[J]. Wei Wu,Hou-Qian Xu,Liang Wang,Rui Xue.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2014(03)
[7]多管火炮武器发射膛口流场数值模拟[J]. 曲普,薄玉成,方举鹏.  中北大学学报(自然科学版). 2012(06)
[8]旋转弹丸在复杂激波影响下气动特性数值模拟与分析[J]. 郁伟,张小兵.  南京理工大学学报. 2012(04)
[9]膛口初始流场对火药燃气流场影响的数值研究[J]. 郭则庆,王杨,姜孝海,李鸿志.  兵工学报. 2012(06)
[10]双管火炮异步发射时膛口流场分析[J]. 许桎樟,李强,方举鹏.  机械工程与自动化. 2012(02)

博士论文
[1]复杂化学反应流场数值模拟的无网格方法及应用[D]. 吴伟.南京理工大学 2015
[2]小口径多管转管火炮膛口流场数值模拟与分析[D]. 郁伟.南京理工大学 2012

硕士论文
[1]平衡炮流场分析[D]. 谢立峰.南京理工大学 2014
[2]膛口流场及其对弹丸运动影响的研究[D]. 郑鑫.沈阳理工大学 2010
[3]炮口制退器流场数值仿真研究[D]. 李伟.南京理工大学 2008
[4]含动边界的燃气射流数值模拟[D]. 孙磊.南京理工大学 2006
[5]与内弹道耦合的多管发射膛口非定常流场数值模拟[D]. 朱斌.南京理工大学 2006



本文编号：3497092