某迫擊炮采用炮口裝填,迫彈的擊發(fā)要求以一定的動能與固定在膛底的擊針相撞而發(fā)火。迫彈裝填過程中彈丸在重力作用下下滑,炮彈定心部與膛內壁間隙的大小與迫彈的運動規(guī)律緊密相關。間隙過大或者過小會給迫擊炮發(fā)射帶來許多負面的影響,例如彈丸散度增加,無法保證擊發(fā)動能,無法保證一定的射速。本文通過計算流體力學的方法對迫擊炮不同發(fā)射工況下裝填過程進行二維數(shù)值模擬與分析,同時利用自定義函數(shù)耦合膛內火藥氣體與彈丸運動得出彈丸在膛內的運動規(guī)律以及膛內氣體的分布規(guī)律。從計算流體力學的角度分析了迫彈定心部與膛內壁間隙對迫擊炮設計的重要意義。火炮發(fā)射過程中膛內火藥氣體會在炮手區(qū)域形成超壓區(qū)。迫擊炮設計過程中為了保證其優(yōu)良的運動性通常不會在炮手區(qū)域添加有效的防護措施,因此炮手區(qū)域超壓值對炮手的損傷就更加嚴重。本文以計算流體動力學為基礎模擬和分析了迫擊炮炮口流場的發(fā)展規(guī)律。主要研究內容包括迫擊炮炮口流場發(fā)展規(guī)律和炮手區(qū)域超壓值變化規(guī)律的分析研究。為了能夠有效的降低火藥氣體引起的炮手區(qū)域超壓值,本文根據(jù)炮口流場的發(fā)展規(guī)律在炮口添加了用于降低超壓值的簡易裝置—炮口抑波器,并且通過計算流體力學的方法驗證得出炮口抑波器能在一定... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３．２不同間隙大小情況下的迫彈下滑曲線??對于中小口徑前裝式迫擊炮，為保證炮彈下滑到膛底有足夠的擊發(fā)地火的能量，間??隙最小值為：??

通過對模型和計算結果的分析，得出彈丸間隙附近的流體區(qū)域可以簡化為一個給定??面積比的縮擴管，管后氣體壓力基本保持不變，進口氣體總壓從開始逐漸提高，根據(jù)??式３．１８流體區(qū)域從過度膨脹工作狀態(tài)的第三類開始，然后隨著腔內壓力的升高，依次出??現(xiàn)第二類、第一類和完全膨脹工作狀態(tài)、不完全膨脹的工作狀態(tài)的流動情形。??ｒ＋１??－Ｊ?＝?－２」?（３．１８）??Ｍａ?????Ｉ?２?Ｊ??式中：??Ｉ為縮擴管任意橫截面積與最小橫截面積的比值；??從公式可以看出，氣流馬赫數(shù)與面積比有相對應的關系。所以，想要獲得指定的馬??赫數(shù)的氣體流速，就必須根據(jù)對應的關系選擇適當?shù)某隹诮孛娣e與最小截面積的比值。??同時，出口截面處的氣體流速還于氣體總壓與靜壓的比值有關系，關系如下：??

通過對模型和計算結果的分析，得出彈丸間隙附近的流體區(qū)域可以簡化為一個給定??面積比的縮擴管，管后氣體壓力基本保持不變，進口氣體總壓從開始逐漸提高，根據(jù)??式３．１８流體區(qū)域從過度膨脹工作狀態(tài)的第三類開始，然后隨著腔內壓力的升高，依次出??現(xiàn)第二類、第一類和完全膨脹工作狀態(tài)、不完全膨脹的工作狀態(tài)的流動情形。??ｒ＋１??－Ｊ?＝?－２」?（３．１８）??Ｍａ?????Ｉ?２?Ｊ??式中：??Ｉ為縮擴管任意橫截面積與最小橫截面積的比值；??從公式可以看出，氣流馬赫數(shù)與面積比有相對應的關系。所以，想要獲得指定的馬??赫數(shù)的氣體流速，就必須根據(jù)對應的關系選擇適當?shù)某隹诮孛娣e與最小截面積的比值。??同時，出口截面處的氣體流速還于氣體總壓與靜壓的比值有關系，關系如下：??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]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)
[2]含運動彈丸的大口徑火炮膛口流場模擬[J]. 方舉鵬,李強,趙君官,許桎樟.  機械工程與自動化. 2011(04)
[3]帶制退器的膛口流場數(shù)值模擬[J]. 王仕松,鄭堅,賈長治,崔凱波.  火力與指揮控制. 2011(02)
[4]基于ALE方程的動網格膛口流場數(shù)值研究[J]. 姜孝海,范寶春,李鴻志.  計算力學學報. 2008(04)
[5]含有大位移動邊界的復雜流場的數(shù)值模擬[J]. 王兵,許厚謙.  計算物理. 2008(04)
[6]某炮口制退器的多目標優(yōu)化設計[J]. 江坤,錢林方,徐亞棟.  系統(tǒng)仿真學報. 2007(15)
[7]炮口制退器的計算機輔助優(yōu)化設計[J]. 曹鋒,劉樹華,郭文鳳.  四川兵工學報. 2004(01)
[8]某火炮膛口流場數(shù)值仿真[J]. 樂貴高,馬大為,馮勇,施國華,朱忠領,宋曉峰.  兵工學報. 2004(01)
[9]一種新的膛口裝置正交設計優(yōu)化方法[J]. 廖振強,李永新,孔德仁,張越,譚興良.  兵工學報. 2000(02)
[10]空氣沖擊波重復作用的生物效應[J]. 楊志煥,唐承功,王正國,姚德勝,劉正邦,陳田.  爆炸與沖擊. 1991(02)

博士論文
[1]膛口流場動力學機理數(shù)值研究[D]. 郭則慶.南京理工大學 2012

碩士論文
[1]迫擊炮座鈑的結構分析與優(yōu)化設計[D]. 馬洪鋒.南京理工大學 2009
[2]基于CFD的低沖擊波炮口制退器研究[D]. 譚中林.南京理工大學 2009
[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



本文編號：3582856