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动态横向过载对固体火箭发动机内弹道的影响

航空动力学报 2023年第2期38卷 504-512页

作者：田忠亮李军伟贺业王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081

为研究动态横向过载下固体火箭发动机(SRM)的内弹道特性,进行了某三组元复合推进剂在−50g~50g过载加速度下的燃速测量,结合Greatrix多参数模型建立了该推进剂的过载燃速模型;基于此模型,对管型内孔燃烧装药进行了横向过载下的燃面退移模... 详细信息

为研究动态横向过载下固体火箭发动机(SRM)的内弹道特性,进行了某三组元复合推进剂在−50g~50g过载加速度下的燃速测量,结合Greatrix多参数模型建立了该推进剂的过载燃速模型;基于此模型,对管型内孔燃烧装药进行了横向过载下的燃面退移模拟,建立了动态横向过载下大长径比发动机的内弹道计算模型。结果表明:过载对该推进剂燃速影响存在一个角度阈值,负角度过载影响很小;瞬间一个横向过载会使燃烧室压强发生跃迁,在100g过载下,压强增加8%左右,过载消失,压强骤降;若受横向过载时间间隔一定,100g过载下导弹后作机动飞行(t=12~15 s)比先机动飞行(t=3~6 s)压强变化幅值小1%,对飞行更有利。

关键词：复合推进剂燃速动态横向过载内弹道跃迁

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旁泄间隙对燃气弹射内弹道特性影响

航空动力学报 2023年第10期38卷 2407-2414页

作者：赵加鹏张磊佘湖清郭晋兵中国船舶集团有限公司第七一〇研究所湖北宜昌443003

为了研究旁泄间隙(发射筒与隔板的间隙)对燃气弹射内外流场及内弹道特性参数的影响,采用Realizableκ-ε湍流模型,结合动态分层动网格及用户自定义函数(user defined function,UDF)技术,对燃气弹射过程进行了数值模拟,分析了旁泄间隙大... 详细信息

为了研究旁泄间隙(发射筒与隔板的间隙)对燃气弹射内外流场及内弹道特性参数的影响,采用Realizableκ-ε湍流模型,结合动态分层动网格及用户自定义函数(user defined function,UDF)技术,对燃气弹射过程进行了数值模拟,分析了旁泄间隙大小对燃气弹射性能的影响,并进行了地面发射试验。通过与试验数据对比,验证了燃气弹射仿真模型的有效性。仿真结果表明,在旁泄间隙出口附近形成明显漩涡,旁泄间隙的增大会导致低压室压力与加速度峰值减小,并使试验弹出筒时间延长、出筒速度降低,但变化趋势呈现非线性特征。旁泄间隙从2 mm增大到6 mm时,出筒时间延长7.7%,出筒速度降低16.3%,可认为在此范围内旁泄间隙的影响幅度相对较小;但此后旁泄间隙的影响会显著增强,当旁泄间隙从6 mm增大到8 mm时,出筒时间延长20%,出筒速度降低35.8%,当旁泄间隙增大到10 mm时,试验弹到筒口速度甚至降为0 m/s。本文研究结果为燃气弹射装置的设计与优化提供参考借鉴。

关键词：燃气弹射旁泄间隙内外流场动态分层技术内弹道

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低温破碎及装药结构对内弹道性能影响的数值分析

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火炸药学报 2024年第4期47卷 381-392页

作者：林杨淦刘东尧南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

以大口径火炮密实装药发射安全性为背景,对火药颗粒低温破碎及装药结构对内弹道特性的影响进行了数学建模和仿真分析。针对中心点传火管结构的大口径火炮密实装药,建立传火管及装药床的双一维两相流数学模型,结合膛内火药颗粒应力及破... 详细信息

以大口径火炮密实装药发射安全性为背景,对火药颗粒低温破碎及装药结构对内弹道特性的影响进行了数学建模和仿真分析。针对中心点传火管结构的大口径火炮密实装药,建立传火管及装药床的双一维两相流数学模型,结合膛内火药颗粒应力及破碎度函数,采用数值差分方法对内弹道过程进行数值仿真,研究火药温度及混合装药方案对火药颗粒破碎度及火炮内弹道性能的影响。结果表明,在低温条件下,单一装药结构火药颗粒将发生破碎,且破碎度随温度降低而增大,在-20℃和-40℃条件下,最大破碎度分别达到1.896和2.487,膛内压力分别为690.32MPa和803.64MPa,增幅达到16.4%;在总装药质量6.25kg不变的条件下,小颗粒药装药质量从0增至0.4kg,最大破碎度从2.487减至1.803,膛内压力从803.64MPa减至740.81MPa,由此可见混合装药结构可以有效避免火药颗粒的破碎。

关键词：物理化学火药破碎低温破碎内弹道发射安全性大口径火炮

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水压式垂直发射装置内弹道建模与分析

哈尔滨工程大学学报 2022年第2期43卷 221-227页

作者：程李东姜毅张曼曼王文杰北京理工大学宇航学院北京100081

为研究水压式潜载垂直发射装置的发射过程,本文建立了一类弹射装置的内弹道数学模型。将环境水介质考虑为弱可压缩流体,基于准一维流动假设和平板间隙流动的动量方程,提出了一种求解瞬态环形缝隙流动的方法,并在此基础上结合弹体动力学... 详细信息

为研究水压式潜载垂直发射装置的发射过程,本文建立了一类弹射装置的内弹道数学模型。将环境水介质考虑为弱可压缩流体,基于准一维流动假设和平板间隙流动的动量方程,提出了一种求解瞬态环形缝隙流动的方法,并在此基础上结合弹体动力学、运动学关系,建立了垂直弹射装置的准一维内弹道模型。弹道模型的计算结果与计算流体力学仿真结果相比,具有良好一致性,这表明本文的模型是有效的。同时,本文建立的内弹道数学模型能够可解决已有模型无法求解两端压差较大的瞬态环缝流等问题。

关键词：潜射导弹水压式弹射系统垂直发射内弹道数学模型流体力学数值计算

燃气-液压混合驱动的大型起竖系统内弹道设计

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推进技术 2017年第9期38卷 1956-1962页

作者：邵亚军张炜高钦和杨正伟田干冯江涛火箭军工程大学动力工程系陕西西安710025 火箭军工程大学发射工程系陕西西安710025

针对传统起竖方式起竖缓慢、装机功率大等问题,提出了一种燃气与液压方式混合驱动的起竖方案,并结合机械结构实际,建立了起竖系统的整体动力学模型;参照起竖过程目标曲线,采用线上匹配参数、线下修正弹道的方案,重点对起竖系统内弹道进... 详细信息

针对传统起竖方式起竖缓慢、装机功率大等问题,提出了一种燃气与液压方式混合驱动的起竖方案,并结合机械结构实际,建立了起竖系统的整体动力学模型;参照起竖过程目标曲线,采用线上匹配参数、线下修正弹道的方案,重点对起竖系统内弹道进行了设计:将系统微分方程嵌入遗传算法程序,龙格库塔方法在线求解,遗传算法进行实时寻优,并对解算结果作了三种方式的修正,通过对比分析,最终确定了一种药柱燃烧8s且在15s时进行动力切换的燃气-液压混合动力起竖方式。数值试验结果表明,该方式可在22.3s内实现负载起竖到位,相比于传统方式,大大缩短了起竖时间,具有理论可行性,可为实现大型装置快速、平稳起竖提供参考。

关键词：燃气-液压混合驱动起竖方式内弹道参数匹配

DCD格式在破碎发射药床两相流内弹道计算中的应用

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爆炸与冲击 2010年第3期30卷 295-300页

作者：贠来峰芮筱亭王国平陈涛南京理工大学江苏南京210094 南京军事代表局江苏南京210024

利用DCD(dispersion controlled dissipative scheme)格式,提出了一种研究发射装药发射安全性问题的两相流内弹道计算方法。将内弹道气固两相流动力学方程组中与压力有关的项进行变形,实现了用同一种格式对气相和固相统一处理,而无须分... 详细信息

利用DCD(dispersion controlled dissipative scheme)格式,提出了一种研究发射装药发射安全性问题的两相流内弹道计算方法。将内弹道气固两相流动力学方程组中与压力有关的项进行变形,实现了用同一种格式对气相和固相统一处理,而无须分别对待,采用DCD格式无须数值粘性和人工滤波,提高了计算精度。实例计算了某榴弹内弹道两相流动力学,计算结果与实验结果吻合较好。把破碎发射药床视为混合装药结构,用DCD格式计算了发射药床不同破碎程度对发射安全性的影响。计算结果表现出了通常计算方法难以反映的破碎发射药床内弹道压力极为剧烈的变化过程和极高的危险膛压。

关键词：流体力学两相流发射装药 DCD格式内弹道发射安全性差分格式

内弹道双一维两相流数值计算的CE／SE方法

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南京理工大学学报 2006年第4期30卷 508-511,516页

作者：白桥栋翁春生南京理工大学动力工程学院江苏南京210094

该文将CE／SE方法从气相流拓展到两相流,构造了适合内弹道两相流动的计算格式,并将之应用于内弹道膛内双一维两相流动的数值模拟中。源项采用四阶Runge-Kutta方法进行处理;与传统的MacCormack格式相比,采用CE／SE方法对膛内两相流计算... 详细信息

该文将CE／SE方法从气相流拓展到两相流,构造了适合内弹道两相流动的计算格式,并将之应用于内弹道膛内双一维两相流动的数值模拟中。源项采用四阶Runge-Kutta方法进行处理;与传统的MacCormack格式相比,采用CE／SE方法对膛内两相流计算无需添加人工粘性。用该方法得出的计算结果符合实际过程,与实验结果一致,说明采用此方法进行内弹道两相流计算是可行的。

关键词： CE/SE方法两相流内弹道数值模拟

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串联多药室火炮内弹道两相流数值模拟

兵工学报 2012年第5期33卷 513-518页

作者：李海庆张小兵王艳南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为了利用串联多药室技术对现有火炮系统进行改造达到提高弹丸动能的目的,建立了某口径串联多药室火炮发射系统的物理模型及一维两相流数学模型,运用MacCormack差分格式对其进行数值模拟。利用编制的串联多药室内弹道仿真软件,研究分析... 详细信息

为了利用串联多药室技术对现有火炮系统进行改造达到提高弹丸动能的目的,建立了某口径串联多药室火炮发射系统的物理模型及一维两相流数学模型,运用MacCormack差分格式对其进行数值模拟。利用编制的串联多药室内弹道仿真软件,研究分析了主副药室装药量比、副药室点火延迟及活塞质量对串联多药室火炮内弹道性能的影响。计算结果表明,串联多药室火炮可以在不增加膛压的情况下达到提高弹丸初速的目的,对于改进和提高武器性能具有重要意义。

关键词：流体力学串联药室火炮内弹道两相流数值模拟

某制导炮弹二维两相流内弹道性能分析与数值模拟研究

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兵工学报 2015年第1期36卷 58-63页

作者：程诚张小兵南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为了研究某制导炮弹二维两相流内弹道性能,简化两相流多维数值模拟中弹底运动边界处理的复杂性,提高运动边界处的计算精度,建立了基于任意拉格朗日欧拉方法的某制导炮弹内弹道二维气-固两相流模型,空间上采用具有TVD特性的高阶MUSCL类... 详细信息

为了研究某制导炮弹二维两相流内弹道性能,简化两相流多维数值模拟中弹底运动边界处理的复杂性,提高运动边界处的计算精度,建立了基于任意拉格朗日欧拉方法的某制导炮弹内弹道二维气-固两相流模型,空间上采用具有TVD特性的高阶MUSCL类型的有限体积法对方程进行离散,时间方向采用4阶Runge-Kutta方法进行时间推进。通过拥有解析解的数值验证算例,验证了数值格式以及动网格生成方法的准确性。对某大口径制导炮弹内弹道膛内循环过程进行二维两相流数值仿真。模拟结果准确地反映了整个内弹道循环膛内两相流动特性及其发展过程,并与实验结果有较好的一致性。同时分析了不同点火因素对该制导炮弹内弹道性能的影响,为后续深入优化该制导炮弹内弹道性能及发射安全性提供了理论基础。

关键词：兵器科学与技术内弹道两相流数值模拟制导炮弹