某迫击炮的炮口流场数值模拟与分析研究
发布时间：2022-01-11 13:24
某迫击炮采用炮口装填,迫弹的击发要求以一定的动能与固定在膛底的击针相撞而发火。迫弹装填过程中弹丸在重力作用下下滑,炮弹定心部与膛内壁间隙的大小与迫弹的运动规律紧密相关。间隙过大或者过小会给迫击炮发射带来许多负面的影响,例如弹丸散度增加,无法保证击发动能,无法保证一定的射速。本文通过计算流体力学的方法对迫击炮不同发射工况下装填过程进行二维数值模拟与分析,同时利用自定义函数耦合膛内火药气体与弹丸运动得出弹丸在膛内的运动规律以及膛内气体的分布规律。从计算流体力学的角度分析了迫弹定心部与膛内壁间隙对迫击炮设计的重要意义。火炮发射过程中膛内火药气体会在炮手区域形成超压区。迫击炮设计过程中为了保证其优良的运动性通常不会在炮手区域添加有效的防护措施,因此炮手区域超压值对炮手的损伤就更加严重。本文以计算流体动力学为基础模拟和分析了迫击炮炮口流场的发展规律。主要研究内容包括迫击炮炮口流场发展规律和炮手区域超压值变化规律的分析研究。为了能够有效的降低火药气体引起的炮手区域超压值,本文根据炮口流场的发展规律在炮口添加了用于降低超压值的简易装置—炮口抑波器,并且通过计算流体力学的方法验证得出炮口抑波器能在一定...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．２不同间隙大小情况下的迫弹下滑曲线??对于中小口径前装式迫击炮，为保证炮弹下滑到膛底有足够的击发地火的能量，间??隙最小值为：??
通过对模型和计算结果的分析，得出弹丸间隙附近的流体区域可以简化为一个给定??面积比的缩扩管，管后气体压力基本保持不变，进口气体总压从开始逐渐提高，根据??式３．１８流体区域从过度膨胀工作状态的第三类开始，然后随着腔内压力的升高，依次出??现第二类、第一类和完全膨胀工作状态、不完全膨胀的工作状态的流动情形。??ｒ＋１??－Ｊ?＝?－２」?（３．１８）??Ｍａ?????Ｉ?２?Ｊ??式中：??Ｉ为缩扩管任意横截面积与最小横截面积的比值；??从公式可以看出，气流马赫数与面积比有相对应的关系。所以，想要获得指定的马??赫数的气体流速，就必须根据对应的关系选择适当的出口截面积与最小截面积的比值。??同时，出口截面处的气体流速还于气体总压与静压的比值有关系，关系如下：??
通过对模型和计算结果的分析，得出弹丸间隙附近的流体区域可以简化为一个给定??面积比的缩扩管，管后气体压力基本保持不变，进口气体总压从开始逐渐提高，根据??式３．１８流体区域从过度膨胀工作状态的第三类开始，然后随着腔内压力的升高，依次出??现第二类、第一类和完全膨胀工作状态、不完全膨胀的工作状态的流动情形。??ｒ＋１??－Ｊ?＝?－２」?（３．１８）??Ｍａ?????Ｉ?２?Ｊ??式中：??Ｉ为缩扩管任意横截面积与最小横截面积的比值；??从公式可以看出，气流马赫数与面积比有相对应的关系。所以，想要获得指定的马??赫数的气体流速，就必须根据对应的关系选择适当的出口截面积与最小截面积的比值。??同时，出口截面处的气体流速还于气体总压与静压的比值有关系，关系如下：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]含运动弹丸的大口径火炮膛口流场模拟[J]. 方举鹏,李强,赵君官,许桎樟. 机械工程与自动化. 2011(04)
[3]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)
[4]基于ALE方程的动网格膛口流场数值研究[J]. 姜孝海,范宝春,李鸿志. 计算力学学报. 2008(04)
[5]含有大位移动边界的复杂流场的数值模拟[J]. 王兵,许厚谦. 计算物理. 2008(04)
[6]某炮口制退器的多目标优化设计[J]. 江坤,钱林方,徐亚栋. 系统仿真学报. 2007(15)
[7]炮口制退器的计算机辅助优化设计[J]. 曹锋,刘树华,郭文凤. 四川兵工学报. 2004(01)
[8]某火炮膛口流场数值仿真[J]. 乐贵高,马大为,冯勇,施国华,朱忠领,宋晓峰. 兵工学报. 2004(01)
[9]一种新的膛口装置正交设计优化方法[J]. 廖振强,李永新,孔德仁,张越,谭兴良. 兵工学报. 2000(02)
[10]空气冲击波重复作用的生物效应[J]. 杨志焕,唐承功,王正国,姚德胜,刘正邦,陈田. 爆炸与冲击. 1991(02)
博士论文
[1]膛口流场动力学机理数值研究[D]. 郭则庆.南京理工大学 2012
硕士论文
[1]迫击炮座钣的结构分析与优化设计[D]. 马洪锋.南京理工大学 2009
[2]基于CFD的低冲击波炮口制退器研究[D]. 谭中林.南京理工大学 2009
[3]炮口制退器流场数值仿真研究[D]. 李伟.南京理工大学 2008
本文编号：3582856
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．２不同间隙大小情况下的迫弹下滑曲线??对于中小口径前装式迫击炮，为保证炮弹下滑到膛底有足够的击发地火的能量，间??隙最小值为：??
通过对模型和计算结果的分析，得出弹丸间隙附近的流体区域可以简化为一个给定??面积比的缩扩管，管后气体压力基本保持不变，进口气体总压从开始逐渐提高，根据??式３．１８流体区域从过度膨胀工作状态的第三类开始，然后随着腔内压力的升高，依次出??现第二类、第一类和完全膨胀工作状态、不完全膨胀的工作状态的流动情形。??ｒ＋１??－Ｊ?＝?－２」?（３．１８）??Ｍａ?????Ｉ?２?Ｊ??式中：??Ｉ为缩扩管任意横截面积与最小横截面积的比值；??从公式可以看出，气流马赫数与面积比有相对应的关系。所以，想要获得指定的马??赫数的气体流速，就必须根据对应的关系选择适当的出口截面积与最小截面积的比值。??同时，出口截面处的气体流速还于气体总压与静压的比值有关系，关系如下：??
通过对模型和计算结果的分析，得出弹丸间隙附近的流体区域可以简化为一个给定??面积比的缩扩管，管后气体压力基本保持不变，进口气体总压从开始逐渐提高，根据??式３．１８流体区域从过度膨胀工作状态的第三类开始，然后随着腔内压力的升高，依次出??现第二类、第一类和完全膨胀工作状态、不完全膨胀的工作状态的流动情形。??ｒ＋１??－Ｊ?＝?－２」?（３．１８）??Ｍａ?????Ｉ?２?Ｊ??式中：??Ｉ为缩扩管任意横截面积与最小横截面积的比值；??从公式可以看出，气流马赫数与面积比有相对应的关系。所以，想要获得指定的马??赫数的气体流速，就必须根据对应的关系选择适当的出口截面积与最小截面积的比值。??同时，出口截面处的气体流速还于气体总压与静压的比值有关系，关系如下：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]含运动弹丸的大口径火炮膛口流场模拟[J]. 方举鹏,李强,赵君官,许桎樟. 机械工程与自动化. 2011(04)
[3]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)
[4]基于ALE方程的动网格膛口流场数值研究[J]. 姜孝海,范宝春,李鸿志. 计算力学学报. 2008(04)
[5]含有大位移动边界的复杂流场的数值模拟[J]. 王兵,许厚谦. 计算物理. 2008(04)
[6]某炮口制退器的多目标优化设计[J]. 江坤,钱林方,徐亚栋. 系统仿真学报. 2007(15)
[7]炮口制退器的计算机辅助优化设计[J]. 曹锋,刘树华,郭文凤. 四川兵工学报. 2004(01)
[8]某火炮膛口流场数值仿真[J]. 乐贵高,马大为,冯勇,施国华,朱忠领,宋晓峰. 兵工学报. 2004(01)
[9]一种新的膛口装置正交设计优化方法[J]. 廖振强,李永新,孔德仁,张越,谭兴良. 兵工学报. 2000(02)
[10]空气冲击波重复作用的生物效应[J]. 杨志焕,唐承功,王正国,姚德胜,刘正邦,陈田. 爆炸与冲击. 1991(02)
博士论文
[1]膛口流场动力学机理数值研究[D]. 郭则庆.南京理工大学 2012
硕士论文
[1]迫击炮座钣的结构分析与优化设计[D]. 马洪锋.南京理工大学 2009
[2]基于CFD的低冲击波炮口制退器研究[D]. 谭中林.南京理工大学 2009
[3]炮口制退器流场数值仿真研究[D]. 李伟.南京理工大学 2008
本文编号：3582856
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