新一代的大口徑坦克炮為了追求穿甲彈彈丸炮口動能通常采用高能發(fā)射藥及密實的混合裝藥結(jié)構(gòu),這就對火炮射擊的安全性提出了挑戰(zhàn),特別是低溫條件下由于可能存在的火藥破碎燃燒會產(chǎn)生的重大的安全事故。本文以某型坦克炮的穿甲彈混合裝藥的內(nèi)彈道安全性工程設(shè)計為背景,展開數(shù)值模擬與試驗研究。依據(jù)該型火炮點火和裝藥結(jié)構(gòu),建立了包含中心點火管在內(nèi)的多種火藥（粒狀藥、桿狀藥與管狀藥）混合裝藥內(nèi)彈道雙一維兩相流數(shù)學(xué)模型。結(jié)合裝藥的點火、燃燒過程,對其內(nèi)彈道參量進(jìn)行了數(shù)值模擬,給出了中心點火管內(nèi)點火燃?xì)獾膲毫Α⑺俣鹊葏⒘康姆植己妥兓?guī)律,并分析了混合裝藥條件下,膛內(nèi)氣相及各種火藥顆粒相的參量分布和變化特征。依據(jù)火藥顆粒的燃燒機(jī)理,從微觀角度對火藥燃燒的化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行了分析,將火藥的燃燒簡化為固相燃燒熱分解和火藥燃?xì)忾g化學(xué)反應(yīng)兩類。將復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)歸并為火藥初期分解反應(yīng)、有關(guān)NO2還原反應(yīng)、有關(guān)NO還原反應(yīng)以及水煤氣四類反應(yīng)。采用化學(xué)流體動力學(xué)理論建立火藥顆粒準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒的數(shù)學(xué)模型。基于火藥顆粒的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒數(shù)學(xué)模型,采用CFD軟件Fluent對簡單形狀的火藥燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值計算,得到火藥顆粒在燃燒過程中燃?xì)饨M份形成... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 坦克炮發(fā)展概況
        1.2.1 國外坦克炮發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)坦克炮發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 內(nèi)彈道數(shù)值模擬研究
    1.4 火藥破碎的安全性研究
        1.4.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要工作
2 大口徑坦克炮雙一維兩相流數(shù)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 基本假設(shè)
    2.3 點火管內(nèi)守恒方程
        2.3.1 基本守恒方程組
        2.3.2 守恒方程輔助表達(dá)式
    2.4 主裝藥區(qū)混合裝藥守恒方程
        2.4.1 基本守恒方程組
        2.4.2 主裝藥床守恒方程輔助關(guān)系
    2.5 輔助方程
        2.5.1 狀態(tài)方程
        2.5.2 燃燒速率
        2.5.3 形狀函數(shù)
    2.6 兩相流內(nèi)彈道數(shù)值求解方法
        2.6.1 向量形式內(nèi)彈道控制方程組
        2.6.2 差分格式及穩(wěn)定性條件
    2.7 小結(jié)
3 大口徑坦克炮穿甲彈內(nèi)彈道數(shù)值計算及分析
    3.1 引言
    3.2 初始條件和邊界條件
        3.2.1 初始條件
        3.2.2 膛底邊界條件
        3.2.3 彈底運動邊界
    3.3 數(shù)值計算結(jié)果及分析
        3.3.1 點火管內(nèi)參量變化規(guī)律
        3.3.2 主裝藥區(qū)膛內(nèi)參量分布和變化
    3.4 小結(jié)
4 火藥顆粒燃燒模擬及分析
    4.1 引言
    4.2 火藥顆粒燃燒模型
        4.2.1 火藥燃燒機(jī)理
        4.2.2 火藥燃燒簡化處理
        4.2.3 氣相化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)方程
        4.2.4 守恒控制方程
    4.3 CFD軟件概述
        4.3.1 基本思想
        4.3.2 Fluent軟件介紹
    4.4 密閉容器內(nèi)火藥顆粒一維徑向燃燒流動模擬
        4.4.1 模型建立
        4.4.2 網(wǎng)格劃分
        4.4.3 假設(shè)條件及結(jié)束點判定
        4.4.4 計算參數(shù)
    4.5 數(shù)值計算結(jié)果及分析
        4.5.1 組分隨時間的變化
        4.5.2 壓力隨時間的變化和空間分布
        4.5.3 燃燒結(jié)束點
    4.6 小結(jié)
5 火藥低溫破碎試驗及其對內(nèi)彈道安全性分析
    5.1 引言
    5.2 火藥顆粒破碎機(jī)理
    5.3 火藥顆粒低溫破碎實驗
        5.3.1 試驗裝置
        5.3.2 試驗過程及結(jié)果分析
        5.3.3 火藥顆粒撞擊受力及破碎應(yīng)力特性分析
    5.4 火藥破碎對內(nèi)彈道性能的影響
        5.4.1 試驗結(jié)果數(shù)據(jù)分析
        5.4.2 火藥破碎對膛內(nèi)壓力異常影響的數(shù)值模擬
        5.4.3 數(shù)值結(jié)果
    5.5 不同破碎應(yīng)力條件下內(nèi)彈道計算結(jié)果及分析
    5.6 小結(jié)
6 論文總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大口徑平衡炮內(nèi)彈道一維兩相流建模與仿真[J]. 張博孜,王浩,王珊珊,曹仁義.  彈道學(xué)報. 2014(01)
[2]基于內(nèi)彈道過程的膛內(nèi)燃燒產(chǎn)物的計算[J]. 王亮,許厚謙,薛銳.  彈道學(xué)報. 2014(01)
[3]某高低壓榴彈發(fā)射器兩相流內(nèi)彈道數(shù)值模擬[J]. 方磊磊,周克棟,赫雷.  機(jī)械制造與自動化. 2013(06)
[4]帶有中心點傳火管的燃?xì)獍l(fā)生器兩相流數(shù)值模擬[J]. 王珊珊,王浩,黃明,張博孜.  兵工學(xué)報. 2013(09)
[5]國外火炸藥技術(shù)發(fā)展新動向分析[J]. 彭翠枝,范夕萍,任曉雪,張培,王敬念,王昕.  火炸藥學(xué)報. 2013(03)
[6]世界主戰(zhàn)坦克發(fā)展趨勢與前景[J]. 郭正祥.  國外坦克. 2012(03)
[7]基于FLUENT的固體火箭發(fā)動機(jī)點火瞬態(tài)內(nèi)流場仿真影響因素分析[J]. 楊樂,余貞勇,何景軒.  固體火箭技術(shù). 2011(04)
[8]國外坦克武器系統(tǒng)精確打擊技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 吳太霞,王婉麗,劉家英.  兵工學(xué)報. 2010(S2)
[9]DCD格式在破碎發(fā)射藥床兩相流內(nèi)彈道計算中的應(yīng)用[J]. 贠來峰,芮筱亭,王國平,陳濤.  爆炸與沖擊. 2010(03)
[10]基于BDP多火焰模型的簡化復(fù)合固體推進(jìn)劑燃燒數(shù)值分析[J]. 楊月誠,周志清,周偉,馬昌兵.  固體火箭技術(shù). 2010(02)

碩士論文
[1]按序開裂桿狀藥在某制導(dǎo)炮彈內(nèi)彈道中的應(yīng)用研究[D]. 鮑密.南京理工大學(xué) 2013
[2]基于一步化學(xué)反應(yīng)的固體火箭發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值模擬[D]. 操志慶.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]硝化棉的鐵、鎳催化熱分解機(jī)理研究[D]. 劉玉潔.南京理工大學(xué) 2012
[4]基于FLUENT軟件包的制導(dǎo)炮彈氣動力參數(shù)計算技術(shù)研究[D]. 張楓.南京理工大學(xué) 2010
[5]發(fā)射裝藥擠壓破碎試驗研究[D]. 劉鐵錚.南京理工大學(xué) 2008
[6]基于詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的燃燒室燃燒流場計算[D]. 侯寬新.南京航空航天大學(xué) 2007
[7]火藥破碎對壓力異�，F(xiàn)象影響的數(shù)值仿真[D]. 竇磊.南京理工大學(xué) 2002
[8]固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)燃燒過程仿真與實驗研究[D]. 王志吉.中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2002



本文編號：3032880