结构参数耦合特性下的燃气弹射内弹道性能预示

现有文献分析结构参数对内弹道性能影响主要基于单一变量法,未从全局考虑参数的耦合特性。建立了从内弹道反向设计方程到正向计算方程的一体化模型,考虑结构参数耦合关系,提出了内弹道设计方程的修正方法,分析了以空间尺寸和时间2个维度为基准的内弹道性能变化规律。仿真结果表明:设计方程推导中的简化造成了较大的截断误差,对理想喉部截面积具有放大作用,且随着低压室直径的增加,放大作用越明显;在设计的出筒速度、高压室工作压强下,低压室直径和高度越小,喉部截面积越小,导弹受到的冲击荷载越大,出筒时间越短;通过选择合理的低压室尺寸能使低压室最大压强和导弹最大加速度任意可调。     

结构参数对燃气-蒸汽弹射载荷和弹道影响

为了研究结构参数变化对载荷和弹道的影响,采用混合多相流模型、Re-Normalization Group(RNG)k-ε湍流模型对潜射导弹燃气-水蒸气弹射动力系统发射过程进行了计算分析,并针对2级喉径和喷水孔直径对载荷和弹道的影响作了对比研究.结果表明:燃气-蒸汽动力系统装置可以有效地建立喷水压差;若2级喉径过大,燃气多数从喷管流出,不能建立喷水压差;2级喉径过小,导弹发射稳定性差;另外,若喷水孔直径过大,发射初期冷却水流量较大,会延迟导弹发射时间;喷水孔直径过小,发射筒载荷不平稳,导弹发射稳定性差.研究结果可为燃气-蒸汽弹射动力装置设计提供参考.     

喷嘴调节锥对水蒸气喷射泵性能影响的数值模拟

喷嘴的喉部面积大小对水蒸气喷射泵性能至关重要，提出了一种可调式喷嘴结构，通过调节锥位置改变来调节喷嘴喉部面积，以此作为计算模型，数值分析了调节锥位置对喷射泵性能的影响.比较了不同调节锥位置条件下水蒸气喷射泵内部的速度场、轴线压力分布、近壁面流场迹线.结果表明，在相同的工况下，调节锥位置可以显著影响喷射泵的性能，随着喷嘴喉部面积的减少，喷射泵内部的激波位置向入口方向偏移，强度持续减弱，边界层脱离现象先减弱后增强，当调节锥位置处于喷嘴喉部后15mm附近，喷射泵性能达到最佳值.     

固体火箭发动机喷管喉部沉积问题的探讨

本文根据端面燃烧固体火箭发动机点火试验中出现的喷管喉部沉积问题进行了初步的分析研究,归纳了点火试验中喷管喉部沉积的一些现象和规律,分析了喉部沉积对发动机内弹道性能的影响,探讨了喷管喉部沉积的机理、主要影响因素及消除措施等。探讨中认为在喷管流动中存在的凝聚相金属氧化物粒子是喷管沉积物的物质来源,凝聚相粒子在燃气流中存在滞后,有它自己的流线,凝聚相粒子可能与壁面撞击与接触,在某些条件下则可能沉积。这个沉积过程与在喷管壁面喷涂金属氧化物耐高温涂层的过程有相似之处,壁表面的粗糙度、壁面温度、材料性质以及凝聚相粒子的大小、粒度分布、入射角等影响沉积物与壁面的粘结剪切强度。由于燃气流对喷管壁面的摩擦力及强烈的加热作用,则可能使沉积物熔化、流动,受到冲刷甚至被吹掉。对于小喷管端面燃烧的固体火箭发动机容易发生较严重的喷管喉部沉积问题,喷管喉衬材料的选择、内表面的加工光洁度、台阶间隙、收敛段的造型以及喉衬的热容量等对喉部沉积都是有影响的。     

固体火箭发动机喷管化学烧蚀的动态数值模拟

为分析固体火箭发动机喷管的化学烧蚀过程，准确预测喷管壁面烧蚀率，在Fluent平台上采用UDF二次开发方法，结合壁面化学反应模型和动网格技术建立了动态烧蚀模型，实现了喷管型面衰退和内流场变化的双向耦合作用.针对推进剂中不同Al质量分数的工况，利用动态烧蚀模型对70-lb BATES发动机喷管的二维非定常流固热耦合过程进行了数值仿真计算,论证了模型的准确性.结果表明：烧蚀率计算值与试验值基本一致；烧蚀率随推进剂中Al质量分数的增加而降低；动态烧蚀模型能更准确地预测喷管壁面烧蚀率；型面衰退改变了喷管流场，在喉部附近产生了更高的压强和温度；采用动态烧蚀模型计算的喷管在喉部壁面附近的H2O和CO2的浓度更高.     

基于一体化设计的气动外形参数对动态特性的影响

为了提高导弹气动外形方案设计效率和设计质量,基于一体化设计方法,将导弹气动外形设计与气动特性计算、弹道仿真和飞行过程的动态特性分析等工作结合起来,分析导弹外形参数、气动力系数、动力系数、飞行动态性能参数之间的相互关系,得出部分主要气动外形参数对飞行动态特性典型参数的影响规律.仿真与计算结果验证了通过改变气动外形参数来改变弹体动态特性参数的理论分析.     

移动刚体激励下梁振动的主动控制

从火箭导弹发射时引起发射装置振动的简化模型出发，分析了弹发射引起梁的振动，应用最优控制原理，制定了最优控制方案，并对该控制输入进行了仿真计算，仿真结果显示该控制减小了的振动及弹的初始扰动。     

具有推力矢量控制系统的导弹流体动力

采用数值模拟方法研究了带有摆动喷管的导弹水下发射时燃气流场与水流场的相互干扰,及其对导弹所受水动力和气动力的影响,计算彩燃气泡物理模型,通过水流场的气流场的耦合计算模拟整个流场的形态,对水流场采用势流理论,通过三维Hess-Smith方法进行求解,对燃气流场,以Euler方程为基本方程,采用无波动、无自由参数的耗散分格式（NND差分格式）进行求解,在燃气泡壁面,水流场和燃气流场通过速度条件和压力条件相互耦合,给出了不同时刻水流场和气流场的物理量分布,喷管摆动角与导弹力矩的关系,并对燃气泡的演变过程作了分析。     

微型喷管内气体流动的流量壅塞现象

基于MEMS微加工工艺,在硅片上加工出带有内部测压孔的微型喷管,其喉部宽度为20μm,深度为240μm,扩张比为1.7,采用实验研究和数值计算相结合的手段研究了微型喷管内气体的流动特性. 研究结果表明:保持进口压力不变,不断降低背压,当喉部马赫数达到0.8时,内部流动出现了质量流量壅塞现象. 此时对应的壅塞临界压比为0.650;同时发现,当进出口压差为48kPa和66kPa时,喉部下游扩张段出现了局部超声速环. 这些异于常规喷管流动特性的现象主要归因于微型喷管内较大的粘性耗散.     

弹丸发射内弹道方程嵌入LS-DYNA数值模拟研究

为更好地分析弹丸发射内弹道过程,通过对LS-DYNA进行二次开发,将弹丸发射经典内弹道模型及火药气体状态方程引入有限元计算,并采用Lagrange方法对某弹丸发射内弹道全过程进行了数值仿真,成功模拟了火炮发射时火药燃烧推进弹丸运动的力学过程. 仿真结果表明：数值模拟获得的弹丸速度、弹后气体压力、弹丸过载曲线与经典内弹道计算结果一致性很好,同时数值模拟解决了经典内弹道无法获得弹丸具体受力情况和动态下的强度等问题.     

跨介质弹体出水稳定性

研究弹头构型、发射角及弹射速度对弹体跨介质稳定性的影响机制,为多样化弹道跨介质兵器/飞行器的设计提供试验及理论支持.开展弹体跨介质出水试验及数值仿真,经瞬时图像集解析获取弹体跨介质偏转角变化量及运动轨迹,构建高精度气/水跨介质数值模型,揭示弹体穿越气/水界面过程中弹头构型、发射速度、发射角对弹体承载分布及跨介质稳定性的作用机制.研究结果表明,弹体气/水跨介质数值模型计算误差<5%;同一弹体跨介质出水稳定性随发射速度、发射角增大而提高;相同发射工况时,各弹头构型跨介质出水稳定性：圆弹头>90°锥形头>120°锥形头>平弹头;跨介质弹体表面液膜形态对称性越好、液膜面积变化量越小则有利于减少弹体跨介质径向载荷振幅,提升跨介质稳定性.     

喉部面积对盘式磁流体发电机性能影响分析

盘式磁流体发电机因其热效率高、功率密度大等优点在空间探测等领域受到了研究学者的广泛关注。在盘式通道中,喷嘴喉部对通道内等离子体具有加速和电离作用,是整个发电系统的关键部件之一。喷嘴喉部面积的变化会改变发电通道中磁流体流动特性及等离子体电离特性,进而影响发电机性能。本文通过非平衡准一维数值模拟分析了喷嘴喉部面积对盘式磁流体发电机性能影响。结果表明：适宜的喷嘴喉部面积可以使发电通道等离子体维持在较高的马赫数下,电子温度适中,电导率较高,可以提高非平衡等离子体电离的稳定性,使发电机具有更高的性能,获得高焓提取率及等熵效率。     

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.      

供气式低压射流曝气器结构与运行参数对曝气器氧传质的影响

供气式低压射流曝气氧传质影响因素的探究一直是污水处理领域的研究热点。射流曝气器的结构与其运行参数是影响射流曝气氧传质的重要因素。在5. 5 m水深条件下,对不同大小一级喷嘴直径的射流曝气器在不同运行参数条件下进行充氧性能评价。结果表明,随着运行气量的增加,射流曝气器的标准氧转移效率(SOTE)减少;随着循环水量增加,射流曝气器的SOTE随之增加;随着供气式低压射流曝气器一级喷嘴直径的增加,SOTE及理论动力效率(SAE)随之减小,而电耗随之增加。     

机载导弹发射动力学建模与虚拟样机仿真

基于导弹在发射导轨上的运动特征,以"捕食者"机载导弹发射系统为物理原形,建立了发射动力学和运动学模型,并应用MSC.ADAMS软件建立导轨发射条件下弹-架系统动力学模型,进行了动力学仿真试验,研究结果表明,理论计算值和仿真结果相符,得到了发射过程中导弹的位置、速度和加速度随时间的变化关系以及导弹与载机分离时对载机位置、速度和加速度的影响规律.     

风琴管空化喷嘴流场数值模拟

 风琴管空化喷嘴是一种常见的空化射流喷嘴,利用喷嘴内部特殊结构形成产生空化效应,从而提高射流的打击效果,因此,研究空化喷嘴内部结构对形成的空化效应影响,有利于提高喷嘴的工作性能。本文利用多相流模型研究风琴管空化喷嘴,在出口压力为2MPa工况下,对不同入口压力下喷嘴的内流场进行了数值计算。结果表明,在正常工作压力8MPa情况下,喷嘴喉道位置出现局部低速区和低压区域,且空化位置出现在喉道截面突变位置。同时,研究了喷嘴喉道长径比和存在圆角情况下内部空化情况,发现增大喷嘴喉道长径比实际相当于增加了低压区域,有利于空化的产生;喷嘴喉道变径区域存在圆角会严重影响空化喷嘴的空化性能,且圆角半径越大,临界空化压力越大。     

一种轻量级通用空空导弹仿真模型设计

针对空战对抗训练中空空导弹杀伤效果的评估需求,提出了一种通用的导弹飞行仿真模型,该模型根据导弹物理特性、动力和运动学特性、制导方式、目标的机动等因素计算导弹运动轨迹,并基于导弹脱靶量、预计接近时间计算导弹杀伤结果。仿真结果表明,该模型计算简易,便于在嵌入式系统中实现,且导弹攻击过程和范围与实际导弹基本相同,可用于对空空导弹攻击效果的实时评估。     

空空导弹发射装置通用自动测试系统的设计

针对当前空空导弹发射装置测试设备存在的不足，基于VXI总线技术，设计了一种空空导弹发射装置通用自动测试系统，讨论了测试系统的主要功能、硬件设计及软件设计。经使用证明，该测试系统具有小型便携、操作简单、测试精度高等优点，有很高的使用和经济效益。     

机载导弹发射的多体动力学模型

机载导弹发射技术是察打一体无人机的关键技术,因此导弹发射对小型载机的扰动成为人们关心的内容;考虑导弹和发射架之间的接触间隙,采用多体动力学理论中的Schiehlen方法,建立了机载导弹发射的多体动力学模型,对察打一体无人机的机载导弹发射进行了仿真;研究和分析了察打一体无人机对机载导弹发射的响应特性和影响机载导弹离轨姿态的因素,为该类无人机的控制系统设计提供了依据.