基于水下火炮氣幕式發(fā)射的氣液相互作用特性研究
發(fā)布時間：2021-12-10 07:14
傳統(tǒng)水下火炮發(fā)射主要采用密封式發(fā)射與淹沒式發(fā)射,但這兩種發(fā)射方式存在一定的局限性。密封式發(fā)射方式炮口密封相對較為復雜,淹沒式發(fā)射方式彈丸初速較低。而水下導彈氣幕式發(fā)射技術是一種能夠有效減小發(fā)射阻力,提高發(fā)射初速的新型發(fā)射技術。為了彌補傳統(tǒng)水下火炮發(fā)射方式不足,將水下淹沒式火炮與氣幕式發(fā)射的概念相結合,提出了水下火炮氣幕式發(fā)射。但氣幕式發(fā)射在火炮水下發(fā)射領域的研究尚處于探索階段,對于發(fā)射過程中氣液相互作用特性,以及彈丸與氣幕相互作用特性認識相對缺乏。本文以水下火炮氣幕式發(fā)射為工程背景,開展了多股燃氣射流與液體相互作用特性的實驗與理論研究。主要研究內容與成果如下:（1）設計并搭建了多股燃氣射流與液體相互作用的實驗平臺,其中噴頭采用具有一個中心噴孔、四個斜面噴孔與四個側壁的噴射結構。在此基礎上開展了相關實驗研究,觀測多股燃氣射流在充液圓管內生成氣幕的演化過程。實驗結果表明,在多股燃氣射流噴射過程中,中心射流與4股斜面射流同時噴出,沿噴孔方向獨立擴展,隨后4股側面射流噴出并沿貼壁擴展。隨著側壁射流的軸向擴展,側壁射流與斜面射流匯聚形成貼壁擴展的側面射流,側面射流進一步與中心射流摻混,最終形成管...
【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：167 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１超空泡武器示意圖??隨著超空泡技術的發(fā)展，一系列水下、水面、陸地或空中發(fā)射的超空泡武器陸續(xù)出??
導彈氣幕式發(fā)射技術是在導彈運動之前向發(fā)射筒外噴射氣體射流，通過氣液間的湍??流摻混作用將發(fā)射筒外部分液體工質排除，形成一個導彈運動的氣體通道。同心筒發(fā)射??裝置是一種常見的水下氣幕式發(fā)射裝置，其結構示意圖如圖１．２所示。發(fā)射過程中由發(fā)??射筒內的導彈發(fā)動機產生火藥燃氣向尾部噴射，經由尾部連接端蓋，燃氣流動方向發(fā)生??１８０〇反轉，進入環(huán)形導氣外筒并向筒口方向流動。當燃氣通過外筒到達筒口時，與筒口??處液體相互作用并推動液體運動，從而將筒口處液體排除并形成一個氣體通道。??２??
Ｉ－?Ｉ??Ｋ．，ｓ?ｎ，？?Ｉ?Ｊ?丨＿＊＂．??＼夠，??圖１．２導彈水下氣幕發(fā)射裝置結構示意圖??同心筒發(fā)射裝置最早應用于艦載導彈垂直發(fā)射領域。上世紀６０年代，由于垂直發(fā)??射系統(tǒng)具有結構簡單，可靠性高、發(fā)射效率高等優(yōu)點，各國將垂直發(fā)射技術應用到艦載??導彈發(fā)射的研宂中。當時發(fā)射方式主要有冷發(fā)射與熱發(fā)射兩種。這兩種發(fā)射方式結構較??為復雜，其中冷發(fā)射對系統(tǒng)的組裝與維護要求嚴格，而熱發(fā)射系統(tǒng)則需要較高的耐熱性??能。為了提高發(fā)射性能，在上世紀９０年代，美國最早提出了同心筒發(fā)射概念【６］。在早期??對同心筒發(fā)射技術的研宂，相關學者通過ＣＦＤ仿真技術對同心筒發(fā)射技術的可行性進??行了數值驗證。在數值模擬的基礎上也開展了一系列的實驗研究［８］：?１９９４年，針對戰(zhàn)??斧、ＳＭ－２ＢＩＫ?ＩＶ導彈的四分之一模型進行了模擬發(fā)射試驗。１９９５年進行了二次模擬實??驗，并在１９９７使用陸軍導彈進行了全尺寸發(fā)射實驗。在實驗基礎上，Ｐｏｗｅｒ＃與ＫａＳＳｎｅｒ［１（），??１１］等人進一步對同心筒發(fā)射過程中管內溫度特性進行了分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]固體火箭燃氣射流驅動液柱過程的CFD分析[J]. 王健,阮文俊,王浩,張磊. 爆炸與沖擊. 2017(02)
[2]水下航行體表面凹槽數對超空泡流場影響的數值模擬[J]. 施紅輝,孫亞亞,周楊潔,侯健,魏平. 彈道學報. 2017(01)
[3]水流沖擊超聲速氣體射流實驗研究[J]. 張孝石,許昊,王聰,陸宏志,趙靜. 物理學報. 2017(05)
[4]Numerical Study on Characteristics of Supercavitating Flow Around the Variable-Lateral-Force Cavitator[J]. HU Xiao,GAO Ye,SHI Xiao-tao. China Ocean Engineering. 2017(01)
[5]水下發(fā)射氣幕提前噴射時間對載荷影響仿真研究[J]. 張曉樂,程棟,楊興林. 艦船科學技術. 2016(23)
[6]柱形充液室內多股燃氣射流流場的氣體與液體兩相流場演化特性[J]. 趙嘉俊,余永剛. 兵工學報. 2016(10)
[7]圓形和矩形燃氣射流在受限液體中擴展特性的對比研究[J]. 胡志濤,余永剛. 推進技術. 2016(09)
[8]圓柱形充液室中4股貼壁燃氣射流擴展特性的實驗研究[J]. 胡志濤,余永剛. 爆炸與沖擊. 2016(04)
[9]水下氣體射流技術的柱形與環(huán)形結構仿真分析[J]. 孫靜,周謙. 科學技術與工程. 2016(18)
[10]液體中可壓縮氣體射流的瞬態(tài)特性[J]. 王超,施紅輝,汪劍鋒. 化工學報. 2016(06)
碩士論文
[1]橫流對氣幕發(fā)射影響的試驗和數值模擬研究[D]. 藺曉建.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]通氣超空泡流動重力效應研究[D]. 胡世良.上海交通大學 2009
本文編號：3532137
【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：167 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１超空泡武器示意圖??隨著超空泡技術的發(fā)展，一系列水下、水面、陸地或空中發(fā)射的超空泡武器陸續(xù)出??
導彈氣幕式發(fā)射技術是在導彈運動之前向發(fā)射筒外噴射氣體射流，通過氣液間的湍??流摻混作用將發(fā)射筒外部分液體工質排除，形成一個導彈運動的氣體通道。同心筒發(fā)射??裝置是一種常見的水下氣幕式發(fā)射裝置，其結構示意圖如圖１．２所示。發(fā)射過程中由發(fā)??射筒內的導彈發(fā)動機產生火藥燃氣向尾部噴射，經由尾部連接端蓋，燃氣流動方向發(fā)生??１８０〇反轉，進入環(huán)形導氣外筒并向筒口方向流動。當燃氣通過外筒到達筒口時，與筒口??處液體相互作用并推動液體運動，從而將筒口處液體排除并形成一個氣體通道。??２??
Ｉ－?Ｉ??Ｋ．，ｓ?ｎ，？?Ｉ?Ｊ?丨＿＊＂．??＼夠，??圖１．２導彈水下氣幕發(fā)射裝置結構示意圖??同心筒發(fā)射裝置最早應用于艦載導彈垂直發(fā)射領域。上世紀６０年代，由于垂直發(fā)??射系統(tǒng)具有結構簡單，可靠性高、發(fā)射效率高等優(yōu)點，各國將垂直發(fā)射技術應用到艦載??導彈發(fā)射的研宂中。當時發(fā)射方式主要有冷發(fā)射與熱發(fā)射兩種。這兩種發(fā)射方式結構較??為復雜，其中冷發(fā)射對系統(tǒng)的組裝與維護要求嚴格，而熱發(fā)射系統(tǒng)則需要較高的耐熱性??能。為了提高發(fā)射性能，在上世紀９０年代，美國最早提出了同心筒發(fā)射概念【６］。在早期??對同心筒發(fā)射技術的研宂，相關學者通過ＣＦＤ仿真技術對同心筒發(fā)射技術的可行性進??行了數值驗證。在數值模擬的基礎上也開展了一系列的實驗研究［８］：?１９９４年，針對戰(zhàn)??斧、ＳＭ－２ＢＩＫ?ＩＶ導彈的四分之一模型進行了模擬發(fā)射試驗。１９９５年進行了二次模擬實??驗，并在１９９７使用陸軍導彈進行了全尺寸發(fā)射實驗。在實驗基礎上，Ｐｏｗｅｒ＃與ＫａＳＳｎｅｒ［１（），??１１］等人進一步對同心筒發(fā)射過程中管內溫度特性進行了分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]固體火箭燃氣射流驅動液柱過程的CFD分析[J]. 王健,阮文俊,王浩,張磊. 爆炸與沖擊. 2017(02)
[2]水下航行體表面凹槽數對超空泡流場影響的數值模擬[J]. 施紅輝,孫亞亞,周楊潔,侯健,魏平. 彈道學報. 2017(01)
[3]水流沖擊超聲速氣體射流實驗研究[J]. 張孝石,許昊,王聰,陸宏志,趙靜. 物理學報. 2017(05)
[4]Numerical Study on Characteristics of Supercavitating Flow Around the Variable-Lateral-Force Cavitator[J]. HU Xiao,GAO Ye,SHI Xiao-tao. China Ocean Engineering. 2017(01)
[5]水下發(fā)射氣幕提前噴射時間對載荷影響仿真研究[J]. 張曉樂,程棟,楊興林. 艦船科學技術. 2016(23)
[6]柱形充液室內多股燃氣射流流場的氣體與液體兩相流場演化特性[J]. 趙嘉俊,余永剛. 兵工學報. 2016(10)
[7]圓形和矩形燃氣射流在受限液體中擴展特性的對比研究[J]. 胡志濤,余永剛. 推進技術. 2016(09)
[8]圓柱形充液室中4股貼壁燃氣射流擴展特性的實驗研究[J]. 胡志濤,余永剛. 爆炸與沖擊. 2016(04)
[9]水下氣體射流技術的柱形與環(huán)形結構仿真分析[J]. 孫靜,周謙. 科學技術與工程. 2016(18)
[10]液體中可壓縮氣體射流的瞬態(tài)特性[J]. 王超,施紅輝,汪劍鋒. 化工學報. 2016(06)
碩士論文
[1]橫流對氣幕發(fā)射影響的試驗和數值模擬研究[D]. 藺曉建.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]通氣超空泡流動重力效應研究[D]. 胡世良.上海交通大學 2009
本文編號：3532137
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