基于水下火炮气幕式发射的气液相互作用特性研究
发布时间：2021-12-10 07:14
传统水下火炮发射主要采用密封式发射与淹没式发射,但这两种发射方式存在一定的局限性。密封式发射方式炮口密封相对较为复杂,淹没式发射方式弹丸初速较低。而水下导弹气幕式发射技术是一种能够有效减小发射阻力,提高发射初速的新型发射技术。为了弥补传统水下火炮发射方式不足,将水下淹没式火炮与气幕式发射的概念相结合,提出了水下火炮气幕式发射。但气幕式发射在火炮水下发射领域的研究尚处于探索阶段,对于发射过程中气液相互作用特性,以及弹丸与气幕相互作用特性认识相对缺乏。本文以水下火炮气幕式发射为工程背景,开展了多股燃气射流与液体相互作用特性的实验与理论研究。主要研究内容与成果如下:（1）设计并搭建了多股燃气射流与液体相互作用的实验平台,其中喷头采用具有一个中心喷孔、四个斜面喷孔与四个侧壁的喷射结构。在此基础上开展了相关实验研究,观测多股燃气射流在充液圆管内生成气幕的演化过程。实验结果表明,在多股燃气射流喷射过程中,中心射流与4股斜面射流同时喷出,沿喷孔方向独立扩展,随后4股侧面射流喷出并沿贴壁扩展。随着侧壁射流的轴向扩展,侧壁射流与斜面射流汇聚形成贴壁扩展的侧面射流,侧面射流进一步与中心射流掺混,最终形成管...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１超空泡武器示意图??随着超空泡技术的发展，一系列水下、水面、陆地或空中发射的超空泡武器陆续出??
导弹气幕式发射技术是在导弹运动之前向发射筒外喷射气体射流，通过气液间的湍??流掺混作用将发射筒外部分液体工质排除，形成一个导弹运动的气体通道。同心筒发射??装置是一种常见的水下气幕式发射装置，其结构示意图如图１．２所示。发射过程中由发??射筒内的导弹发动机产生火药燃气向尾部喷射，经由尾部连接端盖，燃气流动方向发生??１８０〇反转，进入环形导气外筒并向筒口方向流动。当燃气通过外筒到达筒口时，与筒口??处液体相互作用并推动液体运动，从而将筒口处液体排除并形成一个气体通道。??２??
Ｉ－?Ｉ??Ｋ．，ｓ?ｎ，？?Ｉ?Ｊ?丨＿＊＂．??＼够，??图１．２导弹水下气幕发射装置结构示意图??同心筒发射装置最早应用于舰载导弹垂直发射领域。上世纪６０年代，由于垂直发??射系统具有结构简单，可靠性高、发射效率高等优点，各国将垂直发射技术应用到舰载??导弹发射的研宂中。当时发射方式主要有冷发射与热发射两种。这两种发射方式结构较??为复杂，其中冷发射对系统的组装与维护要求严格，而热发射系统则需要较高的耐热性??能。为了提高发射性能，在上世纪９０年代，美国最早提出了同心筒发射概念【６］。在早期??对同心筒发射技术的研宂，相关学者通过ＣＦＤ仿真技术对同心筒发射技术的可行性进??行了数值验证。在数值模拟的基础上也开展了一系列的实验研究［８］：?１９９４年，针对战??斧、ＳＭ－２ＢＩＫ?ＩＶ导弹的四分之一模型进行了模拟发射试验。１９９５年进行了二次模拟实??验，并在１９９７使用陆军导弹进行了全尺寸发射实验。在实验基础上，Ｐｏｗｅｒ＃与ＫａＳＳｎｅｒ［１（），??１１］等人进一步对同心筒发射过程中管内温度特性进行了分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体火箭燃气射流驱动液柱过程的CFD分析[J]. 王健,阮文俊,王浩,张磊. 爆炸与冲击. 2017(02)
[2]水下航行体表面凹槽数对超空泡流场影响的数值模拟[J]. 施红辉,孙亚亚,周杨洁,侯健,魏平. 弹道学报. 2017(01)
[3]水流冲击超声速气体射流实验研究[J]. 张孝石,许昊,王聪,陆宏志,赵静. 物理学报. 2017(05)
[4]Numerical Study on Characteristics of Supercavitating Flow Around the Variable-Lateral-Force Cavitator[J]. HU Xiao,GAO Ye,SHI Xiao-tao. China Ocean Engineering. 2017(01)
[5]水下发射气幕提前喷射时间对载荷影响仿真研究[J]. 张晓乐,程栋,杨兴林. 舰船科学技术. 2016(23)
[6]柱形充液室内多股燃气射流流场的气体与液体两相流场演化特性[J]. 赵嘉俊,余永刚. 兵工学报. 2016(10)
[7]圆形和矩形燃气射流在受限液体中扩展特性的对比研究[J]. 胡志涛,余永刚. 推进技术. 2016(09)
[8]圆柱形充液室中4股贴壁燃气射流扩展特性的实验研究[J]. 胡志涛,余永刚. 爆炸与冲击. 2016(04)
[9]水下气体射流技术的柱形与环形结构仿真分析[J]. 孙静,周谦. 科学技术与工程. 2016(18)
[10]液体中可压缩气体射流的瞬态特性[J]. 王超,施红辉,汪剑锋. 化工学报. 2016(06)
硕士论文
[1]横流对气幕发射影响的试验和数值模拟研究[D]. 蔺晓建.哈尔滨工业大学 2015
[2]通气超空泡流动重力效应研究[D]. 胡世良.上海交通大学 2009
本文编号：3532137
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１超空泡武器示意图??随着超空泡技术的发展，一系列水下、水面、陆地或空中发射的超空泡武器陆续出??
导弹气幕式发射技术是在导弹运动之前向发射筒外喷射气体射流，通过气液间的湍??流掺混作用将发射筒外部分液体工质排除，形成一个导弹运动的气体通道。同心筒发射??装置是一种常见的水下气幕式发射装置，其结构示意图如图１．２所示。发射过程中由发??射筒内的导弹发动机产生火药燃气向尾部喷射，经由尾部连接端盖，燃气流动方向发生??１８０〇反转，进入环形导气外筒并向筒口方向流动。当燃气通过外筒到达筒口时，与筒口??处液体相互作用并推动液体运动，从而将筒口处液体排除并形成一个气体通道。??２??
Ｉ－?Ｉ??Ｋ．，ｓ?ｎ，？?Ｉ?Ｊ?丨＿＊＂．??＼够，??图１．２导弹水下气幕发射装置结构示意图??同心筒发射装置最早应用于舰载导弹垂直发射领域。上世纪６０年代，由于垂直发??射系统具有结构简单，可靠性高、发射效率高等优点，各国将垂直发射技术应用到舰载??导弹发射的研宂中。当时发射方式主要有冷发射与热发射两种。这两种发射方式结构较??为复杂，其中冷发射对系统的组装与维护要求严格，而热发射系统则需要较高的耐热性??能。为了提高发射性能，在上世纪９０年代，美国最早提出了同心筒发射概念【６］。在早期??对同心筒发射技术的研宂，相关学者通过ＣＦＤ仿真技术对同心筒发射技术的可行性进??行了数值验证。在数值模拟的基础上也开展了一系列的实验研究［８］：?１９９４年，针对战??斧、ＳＭ－２ＢＩＫ?ＩＶ导弹的四分之一模型进行了模拟发射试验。１９９５年进行了二次模拟实??验，并在１９９７使用陆军导弹进行了全尺寸发射实验。在实验基础上，Ｐｏｗｅｒ＃与ＫａＳＳｎｅｒ［１（），??１１］等人进一步对同心筒发射过程中管内温度特性进行了分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体火箭燃气射流驱动液柱过程的CFD分析[J]. 王健,阮文俊,王浩,张磊. 爆炸与冲击. 2017(02)
[2]水下航行体表面凹槽数对超空泡流场影响的数值模拟[J]. 施红辉,孙亚亚,周杨洁,侯健,魏平. 弹道学报. 2017(01)
[3]水流冲击超声速气体射流实验研究[J]. 张孝石,许昊,王聪,陆宏志,赵静. 物理学报. 2017(05)
[4]Numerical Study on Characteristics of Supercavitating Flow Around the Variable-Lateral-Force Cavitator[J]. HU Xiao,GAO Ye,SHI Xiao-tao. China Ocean Engineering. 2017(01)
[5]水下发射气幕提前喷射时间对载荷影响仿真研究[J]. 张晓乐,程栋,杨兴林. 舰船科学技术. 2016(23)
[6]柱形充液室内多股燃气射流流场的气体与液体两相流场演化特性[J]. 赵嘉俊,余永刚. 兵工学报. 2016(10)
[7]圆形和矩形燃气射流在受限液体中扩展特性的对比研究[J]. 胡志涛,余永刚. 推进技术. 2016(09)
[8]圆柱形充液室中4股贴壁燃气射流扩展特性的实验研究[J]. 胡志涛,余永刚. 爆炸与冲击. 2016(04)
[9]水下气体射流技术的柱形与环形结构仿真分析[J]. 孙静,周谦. 科学技术与工程. 2016(18)
[10]液体中可压缩气体射流的瞬态特性[J]. 王超,施红辉,汪剑锋. 化工学报. 2016(06)
硕士论文
[1]横流对气幕发射影响的试验和数值模拟研究[D]. 蔺晓建.哈尔滨工业大学 2015
[2]通气超空泡流动重力效应研究[D]. 胡世良.上海交通大学 2009
本文编号：3532137
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