發(fā)布時間：2021-11-15 16:01

　　槍炮發(fā)射過程中,高溫、高壓火藥燃氣出膛后迅速膨脹并形成了復雜的膛口流場,產(chǎn)生一系列危害的現(xiàn)象,例如膛口沖擊波、膛口焰以及氣流對彈丸運動的干擾等。本文基于有限體積法,采用二維軸對稱標準k-ε湍流模型并結合動網(wǎng)格分層技術,以超大口徑、大質量的480mm平衡炮為例建立了膛口流場模型,利用二維軸對稱氣體動力學模型來計算初始流場以及火藥燃氣主流場。闡述了膛口流場的流動特性,分析了不同試驗狀態(tài)對膛口流動特性的影響。并參加了相關的超大口徑平衡炮射擊試驗數(shù)據(jù)的整理工作,基于試驗數(shù)據(jù)來驗證本文計算方法以及計算模型的可行性以及準確度。本文主要包含以下幾個方面的研究內容:1、參加相關的超大口徑平衡炮射擊試驗,完成試驗數(shù)據(jù)的整理和分析工作。2、以超大口徑平衡炮為發(fā)射平臺,建立從火炮點火開始到彈丸飛離膛口過程的內彈道數(shù)值計算,對超大口徑火炮的內彈道過程通過四階龍格庫塔法建立經(jīng)典內彈道模型,得到并分析彈丸運動軌跡的變化規(guī)律以及膛壓的變化。并與試驗數(shù)據(jù)對比驗證了數(shù)值計算的準確性。3、火炮膛口氣流氣動力模型分析和建立,根據(jù)發(fā)射機理,建立基于內彈道過程的膛口流場計算數(shù)學模型;其中包含數(shù)值計算方法的研究,包括控制方程的建... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 大口徑火炮研究現(xiàn)狀
        1.2.2 平衡炮研究現(xiàn)狀
        1.2.3 膛口流場的研究概況
    1.3 本文的主要工作
2 超大口徑平衡炮實驗的操作與數(shù)據(jù)整理
    2.1 引言
    2.2 火炮系統(tǒng)結構設計
        2.2.1 平衡炮發(fā)射裝置
        2.2.2 裝藥結構設計
    2.3 火炮發(fā)射試驗結果分析
        2.3.1 膛內壓力變化
        2.3.2 炮口可視火藥氣體流場
    2.4 本章小結
3 超大口徑平衡炮內彈道過程數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 物理過程
    3.3 數(shù)學模型
        3.3.1 基本假設
        3.3.2 內彈道各時期的劃分
        3.3.3 內彈道過程中的基本方程
    3.4 內彈道模型總結
    3.5 微分方程組的數(shù)值解法
    3.6 內彈道計算結果及試驗驗證
    3.7 膛口流場仿真初值條件計算
    3.8 本章小結
4 膛口流場描述及計算模型
    4.1 引言
    4.2 膛口流場的形成及結構特點
        4.2.1 初始流場
        4.2.2 火藥氣體流場
    4.3 膛口流場的計算模型
        4.3.1 有限體積法
        4.3.2 結構化動網(wǎng)格
        4.3.3 物理模型和基本假設
        4.3.4 控制方程
        4.3.5 湍流模型
        4.3.6 初始條件
        4.3.7 網(wǎng)格劃分和邊界條件
    4.4 流場仿真流程
    4.5 本章小結
5 480mm平衡炮膛口流場仿真分析
    5.1 引言
    5.2 膛口流場算例模擬
        5.2.1 彈丸膛內運動階段
        5.2.2 彈丸出膛后運動階段
    5.3 不同發(fā)射條件下膛口流場計算結果及分析
        5.3.1 相對高速發(fā)射條件下(923m/s)流場模擬
        5.3.2 相對低速發(fā)射條件下(560m/s)流場模擬
        5.3.3 三種情況下膛口流場對比分析
    5.4 本章小結
6 結束語
    6.1 本文工作總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
[1]高壓氣體發(fā)射裝置內彈道特性及膛口流場分析[J]. 周鵬,曹從詠,董浩.  兵工學報. 2016(09)
[2]基于虛擬彈性體的快速動網(wǎng)格方法[J]. 仲繼澤,徐自力,陶磊.  西安交通大學學報. 2016(10)
[3]超高射頻武器串聯(lián)發(fā)射膛口流場數(shù)值模擬[J]. 張學偉,李強,劉武,張正濤.  火炮發(fā)射與控制學報. 2016(02)
[4]膛口流場可視化測試技術[J]. 顧金良,趙構,羅紅娥,夏言.  火力與指揮控制. 2015(12)
[5]超聲速彈丸誘導爆轟波的無網(wǎng)格數(shù)值模擬[J]. 吳偉,許厚謙,王亮,薛銳,蔡峰峰.  推進技術. 2015(05)
[6]Numerical Simulation for the External Combustion of Base-Bleed Projectile Using Gridless Method[J]. Wei Wu,Hou-Qian Xu,Liang Wang,Rui Xue.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2014(03)
[7]多管火炮武器發(fā)射膛口流場數(shù)值模擬[J]. 曲普,薄玉成,方舉鵬.  中北大學學報(自然科學版). 2012(06)
[8]旋轉彈丸在復雜激波影響下氣動特性數(shù)值模擬與分析[J]. 郁偉,張小兵.  南京理工大學學報. 2012(04)
[9]膛口初始流場對火藥燃氣流場影響的數(shù)值研究[J]. 郭則慶,王楊,姜孝海,李鴻志.  兵工學報. 2012(06)
[10]雙管火炮異步發(fā)射時膛口流場分析[J]. 許桎樟,李強,方舉鵬.  機械工程與自動化. 2012(02)

博士論文
[1]復雜化學反應流場數(shù)值模擬的無網(wǎng)格方法及應用[D]. 吳偉.南京理工大學 2015
[2]小口徑多管轉管火炮膛口流場數(shù)值模擬與分析[D]. 郁偉.南京理工大學 2012

碩士論文
[1]平衡炮流場分析[D]. 謝立峰.南京理工大學 2014
[2]膛口流場及其對彈丸運動影響的研究[D]. 鄭鑫.沈陽理工大學 2010
[3]炮口制退器流場數(shù)值仿真研究[D]. 李偉.南京理工大學 2008
[4]含動邊界的燃氣射流數(shù)值模擬[D]. 孫磊.南京理工大學 2006
[5]與內彈道耦合的多管發(fā)射膛口非定常流場數(shù)值模擬[D]. 朱斌.南京理工大學 2006



本文編號：3497092