【摘要】：艦面導(dǎo)彈在發(fā)射過(guò)程中產(chǎn)生的高溫,高壓,高速的燃?xì)馕擦鲿?huì)對(duì)艦面的發(fā)射環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,甚至?xí)＜芭灻婀ぷ魅藛T的安全,而且導(dǎo)彈尾焰包含多種對(duì)人體有害的氣體,在尾焰擴(kuò)散過(guò)程中可能通過(guò)艦船通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)口進(jìn)入船的內(nèi)部,造成艙室內(nèi)部的空氣受到污染,同樣會(huì)影響船員的身體健康。因此,本文對(duì)導(dǎo)彈尾焰在擴(kuò)散過(guò)程中形成的艦面物理場(chǎng)分布展開(kāi)仿真研究,并對(duì)計(jì)算結(jié)果展開(kāi)安全性和干涉性分析,為實(shí)際情況提供一定的技術(shù)指導(dǎo)。本文以一小型艦面導(dǎo)彈為研究對(duì)象,利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT,首先對(duì)導(dǎo)彈發(fā)射過(guò)程中產(chǎn)生的尾焰在艦面的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,得到尾焰擴(kuò)散不再對(duì)艦面氣流場(chǎng)分布產(chǎn)生影響的導(dǎo)彈高度位置,在此基礎(chǔ)上通過(guò)改變邊界條件,展開(kāi)尾焰擴(kuò)散的瞬態(tài)數(shù)值模擬。模擬過(guò)程分別從不同風(fēng)速,風(fēng)向和風(fēng)口進(jìn)氣量三個(gè)方面對(duì)導(dǎo)彈尾焰擴(kuò)散形成的艦面物理場(chǎng)分布展開(kāi)研究,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。為研究風(fēng)速,風(fēng)向和風(fēng)口進(jìn)氣量三個(gè)方面對(duì)導(dǎo)彈尾焰擴(kuò)散形成的艦面物理場(chǎng)分布的影響,本文選取不同的計(jì)算工況進(jìn)行模擬計(jì)算,得到了對(duì)應(yīng)于每一個(gè)研究?jī)?nèi)容的對(duì)比結(jié)果。通過(guò)選取艦面特征線,劃分出各工況下艦面人員的非安全工作區(qū)域,通過(guò)布置艦船通風(fēng)口位置,獲得了各工況下風(fēng)口位置處受導(dǎo)彈尾焰有害氣體的污染程度。計(jì)算結(jié)果表明:不同風(fēng)速能夠明顯影響導(dǎo)彈尾焰擴(kuò)散的范圍,但在風(fēng)向?yàn)?°或180°時(shí),風(fēng)速10m/s和15m/s對(duì)艦面物理場(chǎng)分布差別較小,風(fēng)速越大,對(duì)風(fēng)口位置的污染情況改善越明顯,而且污染超標(biāo)時(shí)間越短;不同風(fēng)向?qū)ε灻嫖锢韴?chǎng)分布影響最為明顯,艦面人員的非安全工作區(qū)域和風(fēng)口位置的污染程度隨風(fēng)向的不同變化很大;風(fēng)口進(jìn)氣量的改變幾乎不會(huì)影響艦面物理場(chǎng)的分布,不能夠起到大幅度降低風(fēng)口位置污染程度的效果。
【圖文】：

圖 3.2 噴管出口下游不同軸向位置處的速度分布對(duì)比驗(yàn)證計(jì)算方法的可行性，本文選取了與參考文獻(xiàn)內(nèi)同樣位置處比對(duì)。圖 3.2 為噴管出口下游 1.073m、2m、5m、10m 處速度中可以看到，隨著軸向距離遠(yuǎn)離噴管出口，軸線上的速度是逐口下游約 2m 的處時(shí)，速度達(dá)到最大值約為 3300m/s；在噴管處時(shí)，射流剪切層厚度最大，表明該處的燃?xì)饬髋蛎洺潭茸瞰I(xiàn)結(jié)果吻合較好，最大誤差為 5%，滿足數(shù)值模擬驗(yàn)證允許的計(jì)算導(dǎo)彈燃?xì)馍淞鲌?chǎng)的方法是可行的。船氣流場(chǎng)的數(shù)值模擬驗(yàn)證證導(dǎo)彈尾焰在艦船表面擴(kuò)散的數(shù)值計(jì)算方法的合理性，對(duì)本文行數(shù)值模擬驗(yàn)證，驗(yàn)證時(shí)采用文獻(xiàn)[47] 的船型和相關(guān)結(jié)果。獻(xiàn)中 SFS2 經(jīng)典船型進(jìn)行建模，具體尺寸為：長(zhǎng) 138.7m，寬。模擬的計(jì)算域尺寸為：船前為 5 倍船長(zhǎng) (5L) ，船后為 10倍船

（a） 船體模型計(jì)算域 （b） 船體表面網(wǎng)格圖 3.3 船體模型計(jì)算域及表面網(wǎng)格計(jì)算條件為：速度入口大小為 20m/s，方向是從船首流向船尾方向，，在計(jì)算尾部為壓力出口邊界，其余為壁面條件。圖 3.4 飛行甲板中間位置無(wú)量綱化速度
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TJ762.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2687404