提拉活塞式导弹水下发射过程数值模拟

为综合潜艇和导弹在作战中的优点,将陆上导弹常用的提拉活塞发射方式移植到水下,并利用潜艇进行水下导弹发射,对提拉活塞式导弹发射过程进行数值模拟,建立了耦合求解非定常流场和运动的数值仿真模型,在给定初始条件下,模拟了导弹在水下和空中发射的出筒过程,分析了发射流场和导弹运动参数的变化情况.仿真结果表明:在水下发射导弹的过程中,海水来不及填补因导弹运动形成的弹尾区域空隙而形成了空化,产生了较大的压差阻力,减小了出筒速度和增加了出筒所需时间;弹尾处空化的产生增大了导弹水动力特性的不确定性,给发射内弹道的设计和控制造成了困难,弹尾处空泡溃灭后产生的压力波对弹尾和筒底形成巨大的冲击载荷,并对弹尾和筒底的结构防护提出了更高要求.     

导弹变深度发射动力调节技术研究

该文针对导弹变深度发射提出通过改变发射装置高压室喷管喉部的通气面积来实现发射动力可调。通过内弹道设计和计算，给出了对应于发射深度范围的通气面积调节范围，并分析了通气面积对导弹运动、发射装置内弹道性能的影响。计算和分析结果表明，通过改变喷管喉部的通气面积，使导弹发射装置的燃气动力得到了有效调节，从而在理论上实现了导弹的变深度发射。     

超高压自能式灭弧室吹弧性能优化

为研究超高压自能式灭弧室的结构参数对其吹弧性能的影响,增强断路器开断过程中的吹弧效果,提升断路器的可靠性,首先,建立考虑多物理场耦合的超高压自能式灭弧室仿真模型,计算开断时灭弧室的压力和温度变化,同时,利用压力测量实验验证仿真模型的有效性;然后,通过仿真模型和控制变量法研究喷口喉部直径、喷口喉部长度和膨胀室体积对自能式灭弧室吹弧性能的影响,并以上述3个结构参数作为可控因素,以过零时刻电弧轴线平均温度为噪声因子,采用田口法与方差分析优化吹弧性能。研究结果表明:随着喷口喉部直径增大,电弧轴线整体温度升高;随着喷口喉部长度增加,电弧轴线整体温度升高;随着膨胀室体积增大,电弧轴线整体温度呈现先升高后降低的趋势;喉部直径、喉部长度和膨胀室内径对过零时刻电弧轴线平均温度的显著性分别为0.07,0.01和0.07,优化后喉部直径、喉部长度和膨胀室内径分别为29,75和55 mm;优化后过零时刻电弧轴线平均温度降低9.15%;喷口喉部直径、喷口喉部长度和膨胀室内径对吹弧性能有显著影响,其中喉部长度的影响程度最大。适当选择膨胀室体积、减小喉部直径和喉部长度能有效提高自能式灭弧室的吹弧性能,降低喷口的烧蚀程度。     

导弹热发射燃气射流对发射筒的影响

为研究导弹热发射过程中燃气射流对筒体的热冲击和动力冲击效应,基于三维、雷诺平均Navier-Stokes方程和RNG(renormalization-group)κ-ε湍流模型,采用域动分层法模拟导弹发射过程,得到了导弹发射过程中筒内的温度、速度、压强云图及筒壁监测点的压强和温度变化曲线。结果表明:发射筒前后盖打开以后,筒内燃气无反射回流现象;导弹发射过程中,筒内的高压燃气向外压迫筒壁,使筒体产生最大变形为0.68 mm;发射筒在最大温度载荷作用下产生的热变形为0.1 mm。     

耦合内弹道过程的膛口流场数值模拟与分析

为提高武器精度,模拟弹丸射入膛内后的膛口流场,耦合内弹道过程分析弹丸射出炮口前的初始流场和射出后的流场变化.采用内弹道经典模型计算膛内弹后气体流场,建立二维轴对称气体动力学模型计算弹前气体及膛口流场,通过弹前阻力将二者同步耦合计算.计算过程采用非结构网格方法,同时考虑运动弹丸的影响,计算结果与实验流场相吻合.计算结果捕捉到弹丸出炮口后在膛口形成清晰的瓶状波系.分析得到弹丸出炮口后1.5 ms时刻炮膛内外的马赫数轴向分布;此时火药气体在膛外膨胀的最大马赫数可以达到6.32;火药经过激波后气体速度迅速下降到声速以下.由于激波的作用,在激波前后压强会产生阶跃.     

污水污物潜水电泵设计方法的研究

本文对旋流泵内部流场和性能进行了理论和实验研究。用五孔球形探针测定了泵内流体速度分布和静压分布,试验分析了几何参数对泵特性的影响,并给出参数优化设计程序包。提出叶轮外径D_2,涡室径向尺寸R_v及涡室喉部面积F_(thr)为旋流泵设计三要素。在大量试验基础上,总结出实用的旋流泵设计方法,并运用这个设计方法开发了六种规格产品,性能均达到规定指标。     

初容室容积对燃气弹射载荷与内弹道性能影响

为研究初容室容积变化对燃气弹射载荷与内弹道性能的影响,建立了含二次燃烧和尾罩运动边界的二维轴对称数值模型。在实验数据验证模型可靠性的基础上,研究了初容室容积变化导致流场结构和二次燃烧核心区域改变的机理,分析了弹射过程中影响建压的主导因素,得到了不同初容室容积下的流场、载荷和内弹道性能规律。结果表明:随着初容室高度的增加,燃气射流反射点由筒底转移至筒壁面,二次燃烧核心区域由发射筒上部转移至下部;对于弹底初始冲击压力峰值,容积因素占据主导,对于二次压力峰值,总压因素占据主导;导弹加速度峰值和出筒速度先减小后增加,出筒时间先变长后变短。实验装置初容室高度增加100mm,为最优内弹道设计方案。     

蒸汽喷射器的CFD数值模拟及其性能

根据喷射器的结构特点,建立了蒸汽喷射器二维CFD模型,研究了工作参数(工作流体压力、引射流体压力和混合流体压力)和结构参数(混合室收缩段长度、等截面混合室长度和直径、扩压室长度和工作喷嘴结构等)对蒸汽喷射器性能的影响.研究表明:①等截面混合室长度和直径、工作喷嘴喉部直径以及喉管面积比φ存在使喷射系数达到最大的最佳值;②CFD不仅是预测喷射器性能的有力工具,而且使人们更加清晰地了解喷射器内流动和混合过程.     

导流锥与环形隔板空间位置匹配优化数值研究

为优化导弹燃气弹射过程中的内弹道载荷,采用RNG k-ε湍流模型、有限速率/涡耗散模型和动态分层动网格技术,建立了耦合导弹运动和二次燃烧的数值模型。在实验数据验证模型可靠性的基础上,解耦分析了导流锥冲击高度和环形隔板布置高度变化对发射筒内压力及温度载荷的影响规律,得到了一组较优的参数组合。结果表明:两者不合理的空间位置匹配会引起筒内流场结构紊乱,筒底和弹底压力出现激烈的震荡;两者的变化均会引起弹底温度曲线出现小幅度的波动;但温度峰值基本不变。当冲击高度与实验装置相同、布置高度为300 mm时,弹底压力曲线平稳性最优,且筒底压力无震荡,此时加速度峰值减小12.5%,出筒速度减小2.4%,出筒时间延长3.7%。     

耦合电感在交错并联Boost变换器中的应用研究

将反向耦合电感应用于交错并联Boost变换器,分析了耦合电感的耦合系数对交错并联Boost变换器电流纹波和动态响应的影响,给出了反向耦合电感集成磁件的设计方法,并作了仿真及实验研究。结果表明,稳态电流纹波与动态响应是一对矛盾,耦合系数越小,输出电流纹波越小,但动态响应越慢,耦合电感交错并联Boost变换器对耦合电感的设计要根据变换器的输出性能综合考虑。     

高低压室平衡炮内弹道数值模拟及试验研究

针对高低压室平衡炮内弹道问题，提出了数值模拟与试验相结合的研究方法。首先探讨了针对平衡炮而设计的高低压室装药结构；利用经典内弹道理论与动量平衡原理建立了平衡炮发射过程的内弹道数理模型；分析了数值模拟和试验结果。试验验证了所建模型的合理性．为平衡炮的结构设计和装药设计提供了理论分析方法。     

单兵火箭平衡发射系统内弹道数值模拟

为分析单兵火箭平衡发射系统内弹道过程,给出了该系统的结构设计。分时段分析了内弹道过程,运用经典内弹道理论建立了单兵火箭平衡发射系统内弹道过程的数学模型并运用龙格-库塔法进行数值计算。给出了完整的内弹道曲线与分析计算结果,得到燃烧室和低压室内的p-t曲线及弹丸和平衡体的v-t曲线。     

变截面通道内超音速两相流极限升压能力研究

根据质量、动量、能量守恒方程建立了变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的极限升压能力计算数学模型．计算及研究表明：极限升压能力随变截面混合腔喉部直径、被升压的低压水流量和蒸汽喷嘴压比增加而降低，随环形水喷嘴间隙的变化出现了最小值；计算得出变截面超音速汽液两相流装置的极限升压能力可达26；在设计升压装置时应尽可能选取较大的蒸汽喷嘴压比和较小的环形水喷嘴间隙。同时给出了变截面混合腔喉部直径的设计原则。研究结果对变截面通道内超音速汽液两相流升压技术的应用有重要意义。     

活塞式高低压发射系统的膛内流场仿真分析与实验

为了优化活塞式高低压发射系统的结构,基于经典内弹道方程和计算流体动力学方程建立内弹道耦合方程,利用Fluent软件建立活塞式高低压发射系统膛内空间的三维气流模型,对发射过程中的膛内流场进行仿真分析,并进行发射实验验证仿真分析结果. 仿真与实验结果表明,基于发射筒内气流的三维模型可以得到高低压内部火药气体流场的细节,为高低压发射系统的设计提供理论依据.      

弹道式导弹最大射程优化研究

射程是弹道式导弹的重要性能指标。在给定导弹总体参数的情况下,使其射程达到最大。针对弹道式导弹整个飞行弹道的多种约束要求,建立了弹道最大射程优化的数学模型,在MATLAB/SIMULINK环境中,建立相应的仿真模型。对某型二级弹道式导弹进行了最大射程弹道优化,并将得到的最大射程弹道与原弹道进行了比较分析。仿真结果表明,给出的方法是通用的、可行的。     

空空导弹末端制导变结构导引律研究

 空空导弹末端控制(Endgame)段适用的导引规律,必须确保在目标实施最佳逃逸策略时,导弹以最小的脱靶量命中它。由于目标机动特性较难掌握,为了提高导弹的命中精度,在实际工程设计中,要求导弹飞行控制系统具有更高的机动过载和更小的时间常数。而直接力控制技术的引入,可明显提高导弹最大可用过载,减小导弹飞控系统时间常数。本文以比例导引律为基础,将目标机动视为未知的有界干扰,设计一种变结构导引律,利用变结构控制系统的干扰不变特性,克服目标机动的影响,实现目标有界机动条件下视线角速度的零化,使导弹飞行弹道在制导过程的中后段呈现出平行接近法的特性,以改善导弹制导性能。经对制导回路进行稳定性分析,对具有直接力控制与不具有直接力控制的制导系统分别进行仿真分析,表明在Endgame中,变结构导引律比一般的比例导引律脱靶量更小,引入直接力控制后效果更为明显。     

平衡抛射武器内弹道性能研究

该文研究了某平衡抛射武器发射药厚度对其初速或然误差、最大膛压等内弹道性能的影响.采用所建立的平衡抛射武器内弹道模型计算了该武器系统的内弹道性能,进行了内弹道性能试验,计算结果与试验吻合较好.采用Monte Carlo模拟,计算了不同厚度发射药的弹丸初速及其或然误差和最大膛压.研究表明,在保持弹丸平均初速不变的条件下,发射药厚度对内弹道性能及其稳定性有明显影响.建立了发射药厚度与内弹道性能参数间的定量关系,为改进该武器系统的内弹道设计提供了帮助.