基于多孔介质模型的火炮装药传热特性

在自行加榴炮的诸多战术指标之中,药温能够在很大程度上影响其发射初速及射程.以多孔介质传热模型为理论基础,建立火炮装药传热模型,利用有限容积法离散化处理所建立的数学模型,得到相应的差分计算格式,并对自行加榴炮的装药温度场进行模拟仿真.通过理论计算结果与试验测试数据的对比,表明所建的理论模型能够正确反映发射装药的温度变化规律,模拟结果具有一定的参考价值.     

野战环境下药温精确测量必要性研究

该文在澄清野战条件下的药温概念基础上,介绍了野战条件下装药环境温度不均匀性、装药内部温度不均匀性和传统药温测量误差严重性.分析表明,对野战环境下的整装式弹药和分装式弹药,现役炮兵传统药温测量误差(标准误差)分别为5.6～6.1℃和2.4～3.0℃.而从现代火炮系统射击精度需求角度,经查阅射表和论证可知,药温测量的单向偏差应不大于1℃,标准误差应不大于0.7℃.因此,传统药温测量误差超过了3～8倍.该文研发的药温实时测量装置,其精度(标准误差)达到了0.6℃,在国际同类产品中是先进的.     

低温感包覆药破孔过程理论计算

针对包覆药能够降低混合装药温度系数的现象,对其低温感装药原理进行了理论计算。通过分析包覆药单个内孔破孔过程,计算出不同温度下的破孔压力和破孔时间;在此基础上研究了大量包覆药的破孔过程,得到破孔增加燃面的规律并进行了模拟计算。研究结果表明,混合装药在不同温度下燃烧时,其包覆药燃面的变化可弥补燃速变化引起的燃气产生量的改变,从而实现降低装药温度系数的目的。     

膛内燃烧与力学环境物理仿真技术研究

该文研制了发射装药膛内燃烧与力学物理环境仿真装置及其测试系统。用“探棒”测试获得了径向不同位置火药气体压力，解决了药室内同截面不同径向压力测试问题，用光纤测试获得了火焰膛内的传播过程，用弹底压力传感器获得了弹底药床被点燃前药床所处力学环境。多次试验再现并测试获得了膛内燃烧与力学环境。为发射药床膛内燃烧与力学环境和发射装药发射安全性定量研究提供了新方法。     

火药填充床中温度场的测定与数值计算

该文研究了多层壁面有限长轴对称火药颗粒床中药粒的传热过程，采用热电偶对药粒的温度场进行实验测定。理论计算时，利用控制容积法导出了１组差分离散格式，并在计算机上进行了数值模拟。结果表明，数值解与实验值基本一致，从而为发射装药实时平均温度的确定奠定了基础。经进一步研究，有可能广泛适用于目前现装备火炮及未来各类火炮弹药温度对初速修正的需要，同时也可推广到不便直接测温的填充床等化工系统。     

短管炮模块装药两相流内弹道模拟

大口径火炮模块发射装药通常由多个模块组成,流场结构复杂。该文对燃烧场进行分区模化,并在此基础上给出两相流内弹道理论模型和计算步骤,编制程序对短管试验炮膛内发射过程进行了数值模拟。结果表明,膛内的压力、压差及弹丸速度等参量的理论计算结果与实验吻合得较好,模拟结果有较高的置信度。该模型和计算程序可用于模块装药结构火炮内弹道模拟、装药设计和安全性能分析     

RDX/TNT系列离心注装新工艺研究

该文论述了离心注装新工艺的研究情况,通过调整离心机转速,探索了装药质量、高能炸药的百分含量的变化规律;调整液固相炸药的配比,确定出相应的“三温”条件、装药凝固时间,观察了相关因素对装药质量的影响;对不同配比的药件进行理化分析,测定其中高能炸药的百分含量及药件密度。     

远射程发射装药与模块装药

该文论述155mm火炮装药系统。该装药采用了高增面性火药及其药型，低压力温度系数装药，以及提高小号装药压力的补偿装药等技术。这是一种高威力的发射装药系统(HPPCS)，它可以将45倍口径、23L药室的155mm火炮(45-23-155mm)初速提高到945～960m／s。HPPCS适用于39-18-155mm、45-23-155mm、52-23-155mm火炮系统。HPPCS有2种弹道方案可供选择：一个是用45-23-155mm火炮发射ERFB弹，将初速提高到945m／s，另一个方案是将初速提高到960m／s。这2种选择都用双模块装药和全等模块装药。射击试验和模拟计算结果显示，初速、最大压力、温度系数都与设计的一致。     

引信机构动力学研究

该文利用发射动力学的最新成果,考察了引信机构在发射环境下的动力响应;从弹、炮、药、引信全系统的角度,建立了引信机构的较为精细的动力学模型和动力学方程;并以某型号引信为例进行了动力学仿真。仿真结果表明：引信机构在复杂的发射环境下其动力响应与弹、炮、药系统的参量具有紧密的联系。     

采用质心波长表征GaN基白光LED阵列的平均结温

结温是影响LED性能的重要参数,快速、准确地测量LED结温对LED产品设计、性能检测具有重要的意义。在不同驱动电流下,测量了GaN基白光LED阵列不同衬底温度时的归一化光谱分布,计算其质心波长,分析了质心波长随LED阵列平均结温变化关系,测量了LED阵列结温,并与中心波长法的测量结果进行对比。研究结果表明:经光谱仪测量,质心波长与平均结温变化存在良好的线性关系,且随着驱动电流的改变,直线斜率呈指数关系变化。与中心波长法相比,本方法的测量准确度更高。因此,采用质心波长测量GaN基白光LED阵列结温是一种直观的非接触的有效方法。     

常压吸附流化冷冻干燥过程的理论分析

为探索节能型的冷冻干燥方式,进行了在常压下利用流化床中吸附剂吸附水分同时放出热量实现冷冻干燥的研究。以粒状物料为例,建立了球坐标下常压冷冻干燥的传热过程理论模型,计算了物料干燥过程中的温度和升华界面的移动距离,并对床温、物料尺寸和吸附剂粒径等影响因素进行了理论分析。实验测量了物料内的温度分布变化,验证了数学模型的可靠性。结果表明,通过适当提高床温、采用小尺寸物料和吸附剂,可以提高干燥速率。     

用于发射超高速弹丸的浮动串联双药室技术

为使常规火炮发射1 kg弹丸的炮口速度在2 000 m/s以上,该文提出一种浮动串联双药室火炮发射技术。分析了该发射技术的工作原理和发射过程的4个不同阶段,建立了发射过程的经典内弹道模型,并进行了数值模拟,求解出采用该技术发射时各弹道参数的压力-时间和速度-时间变化规律,分析了双药室装药种类和装药量、药室间的破孔压力、弹丸启动压力对弹丸炮口速度的影响。研究结果表明,当第二药室装1.2 kg 5/7火药、药室间的破孔压力为100 MPa、弹丸的启动压力为180 MPa时,弹丸获得最大炮口速度2 547 m/s。     

常压吸附流化冷冻干燥过程的理论分析

为探索节能型的冷冻干燥方式,进行了在常压下利用流化床中吸附剂吸附水分同时放出热量实现冷冻干燥的研究.以粒状物料为例,建立了球坐标下常压冷冻干燥的传热过程理论模型,计算了物料干燥过程中的温度和升华界面的移动距离,并对床温、物料尺寸和吸附剂粒径等影响因素进行了理论分析.实验测量了物料内的温度分布变化,验证了数学模型的可靠性.结果表明,通过适当提高床温、采用小尺寸物料和吸附剂,可以提高干燥速率.     

无吸液芯径向热管的传热机理

研究了无吸液芯径向热管的传热机理,由可视化实验推测其换热机理为液体沸腾换热和蒸汽对流换热,在碳钢-水径向热管实验中,所测管壁温度分布证实了以上推测的机理,由实验数据计算沸腾换热量,蒸汽对流换热系数随其流速变化而不断改变,推导出对流换热系数表达式。将换热系数表达式导入计算中,做为传热边界条件,模拟管壁温度以及蒸汽温度和流速。管壁温的计算结果与实验所测值能很好的吻合,这进一步验证了无吸液芯径向热管的传热机理。     

火炮发射过程中装药损伤数值模拟研究

为研究火炮发射过程弹体内部装药的损伤响应,采用节点约束-分离模拟方法对TNT和PBX9501炸药装药进行数值模拟,计算不同发射速度下弹体内部装药的损伤及破坏,计算得到了TNT和PBX9501装药损伤的临界弹体初速以及加速度载荷,数值模拟结果与实验结果吻合较好. 研究结果表明,采用节点约束-分离方法可以较好地描述弹体发射过程中内部炸药装药的损伤响应.     

热电偶熔敷埋设法测量CFB锅炉壁温的实验研究

受热面管壁温度是反映锅炉安全的重要参数。在循环流化床(CFB)锅炉中,由于炉膛和流化床换热器中高浓度固体颗粒物对受热面的剧烈冲刷,故在壁温测量中,传统放置热电偶的方法不可用。该文提出了一种可以应用于CFB锅炉的受热面壁温测量的方法:热电偶熔敷埋设法,即将热电偶贴壁式放置在待测锅炉受热面壁面上,熔敷金属熔化后敷设在热电偶表面形成熔敷层。通过实验对于所述测温方法进行可行性验证,针对两种不同的熔敷金属形状,比较实际管壁温度和所提出方法的测量值,并给出了实际管壁温度的计算方法。结果表明:在不同工况下,两种熔敷金属形状的测量值与实际管壁温度的偏差分别在±3℃和±7℃之内,该方法可以应用于锅炉受热面壁温的测量。     

串联双药室火炮经典内弹道模型及数值模拟

串联双药室火炮运用了一种新型发射原理,在膛压不高的情况下,可提高弹丸的初速,这对于现有火炮的改造具有广泛应用前景。该文建立了串联双药室火炮的经典内弹道模型,并进行了数值模拟,讨论了不同因素对内弹道性能的影响。计算结果表明,（１）装药质量比例对初速影响较大,有一个最佳值;（２）点火延迟也有一个最佳值,太大火药烧不完,太小起不到接力效果;（３）初速随活塞质量的变化是先增大而后减少。文末分析了串联双药室火炮的发展动向及应用前景     

包覆药装药低温感效应研究

该文提出了燃面温度系数的概念，研究了包覆药装药的低温感原理，采用中止燃烧试验，测试了包覆药９Ｂ、１１Ｂ的燃面温度系统特征值，研究了燃面温度系数与弹道温度系统的关系。     

水下卧式采油树传热特性分析及输油管路保温设计

水合物防治是水下采油树流动安全保障需重点考虑的问题,而温降是水合物形成的重要因素;同时,采油树的密封设计、材料选择均与温度密切相关,因此必须对水下采油树进行传热特性分析.针对南海某特定油田环境,并结合水下采油树结构特征,建立了水下采油树本体、出油管的简化传热计算模型,确定了其稳态、非稳态的传热控制方程组及相应边界条件和初始条件.采用Fluent软件对水下采油树进行稳态及非稳态传热模拟,针对不同原油入口温度、海水温度,得出采油树温度分布及出油管内壁温度随时间的变化规律.通过对加装聚氨酯复合材料的采油树出油管模型进行温度场模拟,得到不同原油温度、海水温度下保温层厚度和冷却时间的关系.综合稳态、非稳态分析结果,提出采油树出油管保温层厚度的计算公式.     

单个LPFG实现溶液温度和折射率测量的两种方法

长周期光纤光栅(LPFG)具有不同损耗峰,对外界环境表现出不同的灵敏度;一个损耗峰近似线性区的光强对数值与外界环境参量均具有线性关系,并且折射率在一定范围内时损耗峰中心波长与外界环境参量同样具有线性关系。本文提出两种单个光纤光栅进行温度和折射率同时测量的方法,长周期光纤光栅透射谱的两个不同阶次的损耗峰具有不同的温度和折射率灵敏度;一个损耗峰的近似线性区内光强对数值和其损耗峰同样具有不同的温度折射率灵敏度。利用这两种谱特性实现单个光栅双参数测量。对长周期光纤光栅的光谱进行理论分析和数值仿真,证实了这两种方法的可行性。单个长周期光纤光栅作为传感器较其他结构复杂的传感器的灵敏度相对较低,由于其解调简单、成本低廉、体积小巧,具有很好的应用前景。