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某埋头式弹丸动态冲击挤进特性的研究

北京理工大学学报 2022年第12期42卷 1236-1245页

作者：常人九薛晓春余永刚南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为研究埋头式弹丸动态冲击挤进过程中弹带在坡膛处产生的高应变率塑性变形及断裂失效问题,考虑到埋头式弹药二次点火和火药程序燃烧的特殊性,将试验测得的弹底压力及弹丸一次上膛速度作为数值仿真模型的初始边界条件,建立了基于身管及... 详细信息

为研究埋头式弹丸动态冲击挤进过程中弹带在坡膛处产生的高应变率塑性变形及断裂失效问题,考虑到埋头式弹药二次点火和火药程序燃烧的特殊性,将试验测得的弹底压力及弹丸一次上膛速度作为数值仿真模型的初始边界条件,建立了基于身管及埋头式弹丸结构特性、材料大变形和损伤效应等因素的三维有限元模型.基于LS-DYNA软件,采用显式数值计算方法,对埋头式榴弹动态冲击挤进过程进行了研究,获得了弹丸冲击挤进阻力的变化规律,并分析了弹带表面刻槽的成形过程及应力应变特征.结果表明:当埋头式榴弹的紫铜弹带冲击挤入坡膛时,经历了从弹性变形到塑性变形,并最终断裂失效的过程.当弹带完全挤入身管全深膛线,整个动态冲击挤进过程结束,弹带表面形成了较深的刻槽,并与身管膛线紧密贴合,其间冲击挤进阻力呈现出强烈的非线性变化.

关键词：埋头弹药动态冲击挤进火药程序燃烧有限元模型

计及动态冲击挤进过程的埋头式弹药内弹道特性

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兵工学报 2022年第9期43卷 2388-2398页

作者：常人九薛晓春余永刚南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为能够精确预测埋头式弹药的内弹道特性,了解埋头式弹丸动态冲击挤进过程中尼龙弹带的变形形态、失效模式及刻槽形成机理。利用LS-DYNA软件,建立计及挤进系统复杂结构和埋头式弹丸动态冲击特性的三维有限元模型,并进行模拟仿真。结合埋... 详细信息

为能够精确预测埋头式弹药的内弹道特性,了解埋头式弹丸动态冲击挤进过程中尼龙弹带的变形形态、失效模式及刻槽形成机理。利用LS-DYNA软件,建立计及挤进系统复杂结构和埋头式弹丸动态冲击特性的三维有限元模型,并进行模拟仿真。结合埋头式弹药两级点火和火药程序燃烧的新原理,进一步建立埋头式弹丸挤进过程初始内弹道与挤进完成后内弹道的一体化模型,并对比数值计算与试验测试结果。对比结果表明:弹带材料直接受膛线作用发生断裂失效模式主要以剪切失效为主,挤进过程分为初期依靠初始速度减速挤进与后期火药燃气推动加速挤进阶段,两阶段弹带材料受膛线挤压均产生大变形,相应的挤进阻力也较大,最终通过拟合得到了弹丸动态冲击挤进阻力表达式,并与内弹道方程耦合建立了埋头式弹丸内弹道一体化精确模型,该模型计算结果与试验吻合较好,验证了其准确性,为今后这种新型弹药的装药结构设计提供了有益的参考。

关键词：埋头式弹丸动态冲击两级点火内弹道模型

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某口径火箭发动机温度场特性研究

弹道学报 2023年第2期35卷 28-35页

作者：郁安吉薛晓春余永刚南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为研究某口径火箭发动机多层材料在不同边界条件下的温度场变化规律,建立了多层材料结构下的非稳态传热模型,通过控制容积法进行了数值计算。以20℃环境条件下的初温-40℃的某火箭发动机温度变化规律的试验数据为依据,对比了数值模拟的... 详细信息

为研究某口径火箭发动机多层材料在不同边界条件下的温度场变化规律,建立了多层材料结构下的非稳态传热模型,通过控制容积法进行了数值计算。以20℃环境条件下的初温-40℃的某火箭发动机温度变化规律的试验数据为依据,对比了数值模拟的计算结果,验证了模型的可靠性。对不同工况下某口径火箭发动机的装药温度场变化特性进行了计算与分析。结果表明:通过所建立的数值计算模型可以较好地描述火箭发动机多层材料在不同环境条件下的温度场变化特性,装药温度的变化受装药初始温度与环境温度之间温差的影响,当装药温度和环境温度的初始温差较大时,温度变化速率越大,发动机内各点装药达到相同的温度时所需时间相差较大,发动机内各点装药温度与环境温度达到完全平衡的时间越长;由于发动机由多层材料组成,不同材料的导热系数对装药的温度场影响也较大,材料的导热系数越大,导热能力越强,温度变化速率越大。

关键词：火箭发动机温度场多层材料温度特性

新型HAN基液体推进剂EMP⁃01液滴电点火特性

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含能材料 2023年第9期31卷 895-902页

作者：刘冲姚天亮薛晓春余永刚张欣尉南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 上海空间推进研究所上海201112

为探究新型硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂EMP‑01液滴点火特性,搭建了通过将液滴静置在半球形凹槽内并插入电极的液滴电点火实验平台,在液滴直径6.5 mm、电极间距0.5 mm、电压加载速率为86.31 V∙s-1的工况下,研究了EMP‑01液滴的电点火燃烧特... 详细信息

为探究新型硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂EMP‑01液滴点火特性,搭建了通过将液滴静置在半球形凹槽内并插入电极的液滴电点火实验平台,在液滴直径6.5 mm、电极间距0.5 mm、电压加载速率为86.31 V∙s-1的工况下,研究了EMP‑01液滴的电点火燃烧特性,确定了着火延迟时间;同时,不改变液滴直径以及电极间距,研究了电压加载速率为34.20~246.37 V∙s^(-1)时液滴着火延迟时间与燃烧过程的变化规律。结果表明,电点火燃烧中,EMP‑01液滴分依次经历为加热、热分解、燃烧3个阶段,并且在热分解阶段会产生周期性的膨胀收缩。电压加载速率为34.20 V∙s^(-1)时,EMP‑01液滴无法成功点火;电压加载速率为49.49~246.37 V∙s^(-1)时,随着电压加载速率增加,EMP‑01液滴着火延迟时间不断减小,且减小速率逐渐变缓。

关键词： HAN基推进剂电点火特性液体推进剂燃烧

四股燃气射流在整装式液体中扩展特性的实验研究

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含能材料 2017年第12期25卷 1004-1010页

作者：冯博声薛晓春南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为了探索控制整装式液体发射药火炮燃烧稳定性的方法,设计了多结构的圆柱及圆柱渐扩型观察室,利用高速数字录像系统记录了四股燃气射流的扩展过程,通过处理射流扩展过程的序列图,得到不同时刻燃气射流头部的平均轴向位移,对比了采用不... 详细信息

为了探索控制整装式液体发射药火炮燃烧稳定性的方法,设计了多结构的圆柱及圆柱渐扩型观察室,利用高速数字录像系统记录了四股燃气射流的扩展过程,通过处理射流扩展过程的序列图,得到不同时刻燃气射流头部的平均轴向位移,对比了采用不同渐扩比的A型、B型和G型观察室以及在A型观察室中不同喷孔压力、喷孔直径、喷孔中心间距等参数对四股燃气射流在液体工质中扩展特性的影响。实验结果表明:多级渐扩型结构能够通过台阶的诱导作用,增强射流径向扰动,当渐扩比(ΔD/L)从0.3增加到0.6,射流轴向位移减小了10.8%;随着喷孔压力增大,气体射流强度增大,喷孔压力从9.18MPa增大到15.30MPa,t=4ms射流轴向位移增加了20.9%;当喷孔直径从1.4mm增大到2.0mm时,轴向位移较快,气液掺混较剧烈,t=5ms射流轴向位移增加了24.1%;增大喷孔中心间距,可以使径向扩展更加充分,减慢轴向扩展,当喷孔间距从16mm增大20mm时,t=5ms射流轴向位移减小了20.6%。

关键词：整装式液体发射药火炮四股燃气射流 Taylor扩展特性渐扩型观察室

边界形状对4股燃气射流扩展稳定性影响的数值模拟

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兵工学报 2018年第9期39卷 1692-1700页

作者：冯博声薛晓春南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为研究提高整装式液体发射药火炮燃烧稳定性的方法,从充液室结构出发,分析了冷态条件下边界形状对4股燃气射流扩展稳定性的影响。采用高速数字摄像系统,记录了4股燃气射流在5级圆柱渐扩型观察室中扩展过程。在此基础上,建立了气体与液... 详细信息

为研究提高整装式液体发射药火炮燃烧稳定性的方法,从充液室结构出发,分析了冷态条件下边界形状对4股燃气射流扩展稳定性的影响。采用高速数字摄像系统,记录了4股燃气射流在5级圆柱渐扩型观察室中扩展过程。在此基础上,建立了气体与液体相互作用的三维非稳态数理模型,模拟了4股燃气射流在5级圆柱渐扩型、圆锥型和圆柱型观察室中扩展过程,获得了射流场三维两相分布图、压力和温度分布图。研究结果表明:4股燃气射流在5级圆柱渐扩型观察室中轴向位移的模拟值与实验结果较吻合;圆柱渐扩型和圆锥型观察室都可以增强燃气射流的径向扩展,有效抑制Taylor空腔与Helmholtz不稳定效应的正反馈机制;圆柱渐扩型由于台阶逐渐诱导作用,近喷孔处温度场无剧烈脉动,射流扩展更加稳定。

关键词： 4股燃气射流 Taylor扩展特性湍流掺混数值模拟

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整装式液体发射药燃烧推进过程的内弹道特性

兵工学报 2021年第4期42卷 755-763页

作者：姜冬冬薛晓春南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为研究液体药燃烧过程中的压力波以及Taylor-Helmholtz不稳定效应对内弹道性能的影响,针对12.7 mm小口径整装式液体药燃烧发射装置,利用有限元分析软件ANSYS建立气体与液体两相反应流数理模型。通过数值模拟得到液体发射药燃烧过程中Tay... 详细信息

为研究液体药燃烧过程中的压力波以及Taylor-Helmholtz不稳定效应对内弹道性能的影响,针对12.7 mm小口径整装式液体药燃烧发射装置,利用有限元分析软件ANSYS建立气体与液体两相反应流数理模型。通过数值模拟得到液体发射药燃烧过程中Taylor空腔气体与液体界面的演化特性,以及组分质量分数、液体药蒸发速率、化学反应速率和温度云图。结果表明:蒸发和燃烧反应主要发生在Taylor空腔表面,而产物则会均匀地扩散到整个空腔;同时由于Helmholtz不稳定效应,空腔表面会出现褶皱现象。在整个扩展过程中,空腔的轴向扩展速度远大于径向扩展速度,药室四周仍残留有较多液体药,在Helmholtz不稳定效应作用下参与燃烧,从而导致其内弹道稳定性变差,压力振荡加剧。

关键词：液体发射药湍流燃烧 Taylor空腔数值模拟

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飞机非线性飞行载荷计算方法研究

航空学报 2002年第4期23卷 317-320页

作者：邓立东李天薛晓春沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035 北京航空航天大学飞机设计所北京100083

以贯彻《军用飞机强度和刚度规范》为目标 ,提出了一整套使用风洞实验非线性气动力数据进行飞机飞行载荷计算的方法 ,成功地研制了带有载荷数据库的计算分析软件。该软件已成功地运用于

关键词：飞机非线性飞行载荷计算方法气动载荷惯性载荷飞行包线载荷包线

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用二维时域有限差分法计算机翼雷达散射截面

计算物理 2005年第1期22卷 65-69页

作者：薛晓春王雪华北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

　应用二维时域有限差分(FDTD)程序计算二维翼型NACA0012和金属方柱的双站雷达散射截面,与国内外文献上的结果进行比较,证明该程序的有效性.而后计算二维不同形状机翼的双站雷达散射截面(RCS)和不同后掠角时后掠翼和三角翼的双站RCS,得... 详细信息

　应用二维时域有限差分(FDTD)程序计算二维翼型NACA0012和金属方柱的双站雷达散射截面,与国内外文献上的结果进行比较,证明该程序的有效性.而后计算二维不同形状机翼的双站雷达散射截面(RCS)和不同后掠角时后掠翼和三角翼的双站RCS,得出不同形状机翼有不同的RCS分布;改变后掠角的大小可以改变机翼的RCS分布.因此,根据设计要求,可以通过选用不同机翼形状或不同大小的后掠角,使飞行器达到RCS减缩.

关键词：机翼后掠角三角翼飞行器翼型雷达散射截面(RCS) 设计要求二维时域有限差分法时域有限差分(FDTD) RCS减缩