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再生式液体发射药火炮喷雾燃烧理论及数值仿真

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工程力学 2009年第3期26卷 224-228页

作者：刘宁张相炎南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为深入认识再生式液体发射药火炮(RLPG)喷雾燃烧过程和研究压力振荡现象,应用多维多相流模型描述RLPG膛内流动过程,用欧拉法描述气相流场,用拉格朗日方法描述液滴运动,液滴燃烧遵循压力指数燃烧规律。采用基于表面波破碎理论和线性稳定... 详细信息

为深入认识再生式液体发射药火炮(RLPG)喷雾燃烧过程和研究压力振荡现象,应用多维多相流模型描述RLPG膛内流动过程,用欧拉法描述气相流场,用拉格朗日方法描述液滴运动,液滴燃烧遵循压力指数燃烧规律。采用基于表面波破碎理论和线性稳定性分析的高速液体薄膜破碎模型描述RLPG环形射流的雾化过程。采用MacCormack差分格式求解气相控制方程,仿真结果与试验值吻合较好。结果表明:燃烧室存在高频燃烧不稳定现象,压力振荡主振型为径向二阶振型,弹丸运动主导了流场的形态。

关键词：再生式液体发射药火炮喷雾燃烧数值仿真压力振荡多相流燃烧稳定性

RLPG电液定量伺服加注系统设计与仿真研究

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兵器装备工程学报 2023年第5期44卷 83-88页

作者：崔金彪刘宁张相炎孙明亮南京理工大学机械工程学院南京210094

为了实现RLPG的液体发射药自动加注,设计了其电液定量伺服加注系统。通过控制阀控定量缸中活塞位移实时调整无杆腔中发射药量,实际应用过程中,定量过程与复位过程、火炮发射过程无冲,可并行工作。针对电液伺服系统模型不确定性、非线性... 详细信息

为了实现RLPG的液体发射药自动加注,设计了其电液定量伺服加注系统。通过控制阀控定量缸中活塞位移实时调整无杆腔中发射药量,实际应用过程中,定量过程与复位过程、火炮发射过程无冲,可并行工作。针对电液伺服系统模型不确定性、非线性的特点,建立了其状态空间模型。为了改善滑模变结构控制的抖振现象,设计了该系统的模糊滑模变结构控制器。搭建了AMESim/Simulink联合仿真平台,在不同装药量下对系统进行仿真分析,结果表明,定量过程所需时间比RLPG发射时间与变装药活塞复位时间之和小得多,加注0.6283 L液体发射药共需0.95 s;随着装药量增加,系统定量精度有所下降,但均保持在99.85%以上。

关键词：液体发射药火炮电液定量伺服加注系统模糊滑模变结构控制联合仿真

燃烧轻气炮发射药成分对内弹道性能的影响分析

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弹道学报 2012年第4期24卷 90-93页

作者：邓飞刘宁张相炎南京理工大学机械工程学院南京210094

为分析不同发射药成分对燃烧轻气炮内弹道性能的影响,通过计算流体力学方法对燃烧轻气炮燃烧室的三维氢燃烧流场进行数值模拟,湍流模型采用RNGk-ε双方程模型,氢气燃烧采用EDM涡耗散模型模拟.结果表明,在发射药中加入适当含量的稀释气... 详细信息

为分析不同发射药成分对燃烧轻气炮内弹道性能的影响,通过计算流体力学方法对燃烧轻气炮燃烧室的三维氢燃烧流场进行数值模拟,湍流模型采用RNGk-ε双方程模型,氢气燃烧采用EDM涡耗散模型模拟.结果表明,在发射药中加入适当含量的稀释气体能够有效地控制发射药的燃烧,减小燃烧室内压力振荡,降低燃烧室平均温度;采用氢气发射药比甲烷气体具有更好的内弹道性能;发射药成分对燃烧轻气炮内弹道性能有显著影响.

关键词：内弹道燃烧轻气炮计算流体力学发射药数值模拟

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燃烧轻气炮氢氧燃烧特性详细反应动力学模拟

兵工学报 2014年第3期35卷 415-420页

作者：邓飞张相炎南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

应用氢氧燃烧19步详细化学反应机理,建立了某燃烧轻气炮氢氧燃烧单区模型,数值模拟了氢氧混合气体燃烧发射弹丸的过程。模拟结果与文献[1]实验结果基本吻合,较好地模拟了某燃烧轻气炮氢氧燃烧热力学过程。在此基础上,对多种工况参数下... 详细信息

应用氢氧燃烧19步详细化学反应机理,建立了某燃烧轻气炮氢氧燃烧单区模型,数值模拟了氢氧混合气体燃烧发射弹丸的过程。模拟结果与文献[1]实验结果基本吻合,较好地模拟了某燃烧轻气炮氢氧燃烧热力学过程。在此基础上,对多种工况参数下的氢氧混合气体燃烧进行了系统仿真计算,分别讨论了初始温度、初始压力、稀释气体成分与比例对燃烧轻气炮氢氧燃烧特性以及内弹道性能的影响,分析了氢氧燃烧过程中各化学组分的变化。研究结果表明,氢氧混合气体初始温度、初始压力和稀释气体成分与比例对燃烧轻气炮内弹道性能有着显著影响。

关键词：兵器科学与技术燃烧轻气炮氢氧燃烧特性单区模型详细反应动力学

基于热力耦合有限元模型的弹带挤进过程及内弹道过程的仿真研究

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兵工学报 2015年第12期36卷 2254-2261页

作者：丁传俊张相炎南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了更好地揭示弹带和身管的相互作用过程,建立了弹炮热力耦合有限元分析(FEA)模型,采用Fortran子程序结合显式有限元方法对挤进过程以及随后内弹道过程进行了数值模拟。计算结果和实验数据对比验证了热力耦合模型的准确性。仿真结果表... 详细信息

为了更好地揭示弹带和身管的相互作用过程,建立了弹炮热力耦合有限元分析(FEA)模型,采用Fortran子程序结合显式有限元方法对挤进过程以及随后内弹道过程进行了数值模拟。计算结果和实验数据对比验证了热力耦合模型的准确性。仿真结果表明:采用经典内弹道模型时,次要功系数随时间变化并存在极值;在挤进过程中,弹带表层受热软化对内弹道过程有显著影响;对于药筒定装式炮弹,计及拔弹力可以提高挤进过程及随后内弹道过程的计算精度。

关键词：兵器科学与技术弹带挤进热力耦合拔弹力有限元方法

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高速环形射流破碎雾化特性及动态喷雾模拟

弹道学报 2008年第1期20卷 11-14页

作者：刘宁张相炎南京理工大学机械工程学院南京210094

在再生式液体发射药火炮(RLPG)中,液体射流破碎雾化过程影响到射流结构、液滴尺寸和速度分布等特性,是影响RLPG喷雾燃烧过程的关键因素之一.根据表面波破碎理论建立了RLPG环形喷孔高速液体薄膜破碎模型,并考虑了液滴的二次雾化过程.计... 详细信息

在再生式液体发射药火炮(RLPG)中,液体射流破碎雾化过程影响到射流结构、液滴尺寸和速度分布等特性,是影响RLPG喷雾燃烧过程的关键因素之一.根据表面波破碎理论建立了RLPG环形喷孔高速液体薄膜破碎模型,并考虑了液滴的二次雾化过程.计算了液膜的破碎过程,计算结果表明,环形射流向喷嘴下游运动过程中内部空腔不断收缩,最终聚并成与圆柱形类似的射流向前运动,喷雾场前缘多为大颗粒液滴;在轴向某一固定位置,平均直径随时间逐渐减小并趋于一稳态值;在空间上平均直径随轴向距离的增加先减小后增大呈凹谷型分布.该模型的建立进一步完善了基于环形喷嘴的RLPG内弹道多维多相流数学模型.

关键词：再生式液体发射药火炮射流破碎雾化模型

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新型组合式炮膛密封结构仿真研究

弹道学报 2009年第1期21卷 63-66页

作者：张讯张相炎南京理工大学机械工程学院南京210094 上海飞机设计研究所上海200232

为了解决新型火炮炮膛的密封问题,设计了一个组合式密封结构,利用ABAQUS仿真软件对密封结构的工作变形进行了仿真,找出了该结构的不足,并对其进行了改进.运用ABAQUS软件对改进的结构进行了有限元计算,计算了密封结构的接触应力.结果表明... 详细信息

为了解决新型火炮炮膛的密封问题,设计了一个组合式密封结构,利用ABAQUS仿真软件对密封结构的工作变形进行了仿真,找出了该结构的不足,并对其进行了改进.运用ABAQUS软件对改进的结构进行了有限元计算,计算了密封结构的接触应力.结果表明,改进后的结构可以较好地满足高低压火药气体的密封要求,该结构的成功设计对新型火炮密封结构的工程化具有参考价值.

关键词：火炮炮膛密封计算机仿真有限元改进

移动式复合载荷作用下自紧身管的动态冲击响应研究

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振动与冲击 2020年第2期39卷 51-56页

作者：李政张相炎刘宁南京理工大学机械工程学院

为研究某大口径自紧身管在火药燃气压力和弹带动态载荷复合冲击下的动力学响应演化历程,先提出三维残余应力场生成方法并利用脚本建模方式完成身管网格划分,而后计及挤进中诸能量形式及其相对比变化,通过联合多个用户子程序重新定义次... 详细信息

为研究某大口径自紧身管在火药燃气压力和弹带动态载荷复合冲击下的动力学响应演化历程,先提出三维残余应力场生成方法并利用脚本建模方式完成身管网格划分,而后计及挤进中诸能量形式及其相对比变化,通过联合多个用户子程序重新定义次要功系数及摩擦力模型并建立弹炮耦合非线性模型与内弹道方程组的关联通信,实现了上述载荷随火药燃烧而动态加载的过程,研究表明:基于该加载方式获得的数值结果能够比较准确地反映发射中身管真实响应,残余应力对身管应力场模式及演化有明显影响,两种复合载荷分布范围存在差异,弹带对身管动态作用力不可忽略。

关键词：残余应力脚本建模复合载荷身管响应移动载荷