膛口焰的形成及其抑制

在12.7mm高射机枪膛口焰实验研究的基础上,从化学动力学和气体动力学角度分析了膛口焰的形成机理。对钾盐消焰剂和机械灭焰装置的灭焰机理作了初步探讨。同时,介绍了两种利用现有仪器进行膛口焰测量的方法。     

基于化学反应的膛口温度场孤立波解

膛口流场是由从膛内高速流出的膨胀不足的非定常射流与膛口空气的相互作用而形成的。在这过程中伴随着涡流和冲击波等现象的发生．其中，燃气与空气中氧作用而发生爆燃．形成中心焰和二次焰．由此可见，膛口火焰区是一个极为复杂的带有键式化学反应的区域，必然是一个同时有热传导，扩散，对流及化学反应起作用的区域．火焰的形成与传播同温度和反应物浓度及其分布有关．该文针对膛口温度场的中心焰及二次焰形成与传播机制，考虑到化学反麻、热传导、扩散等，建立了膛口温度场的一维物理模型．从孤立波的角度解释了膛口火焰的形成机理，理论与实验符合得较好。     

带膛口装置的膛口流场与冲击波形成机理

本文根据超音速射流与冲击波理论,分析了带有各种膛口装置的气流照相结果,以及膛口流场的形成、发展机理及分布规律。提出了带膛口装置的射流与冲击波场的气体动力学模型。     

枪管内膛损伤对弹头外弹道过程的影响研究

为研究枪管内膛损伤对弹头气动特性及外弹道过程的影响,基于系统的12.7 mm机枪枪管寿命试验获得的内膛损伤规律,建立了损伤枪管的有限元模型并获得了枪管在4个寿命阶段所发射弹头的表面形貌状态.采用基于剪应力输运(SST)k-ω湍流模型的计算流体力学(CFD)方法对不同表面形貌的高速旋转弹头的气动参数进行了数值计算.采用均匀设计方法安排随机因素影响下的弹头内弹道计算过程,获得了各阶段弹头膛口扰动随机响应状态.建立了弹头6自由度刚体外弹道模型,结合弹头的气动参数和膛口扰动状态对弹头外弹道过程进行编程求解,获得了100 m处各寿命阶段枪管所发射弹头的散布圆半径和椭圆弹孔率,最终计算结果与试验数据吻合较好.计算结果表明:弹头初始扰动在枪管寿命末期的迅速增大,以及大攻角下弹头所受气动力压力中心的前移和马格努斯力矩的增大等,是造成枪管寿命末期弹头飞行稳定性降低及枪管迅速寿终的主要原因.     

双头弹多普勒测速研究

大口径机枪双头弹是机枪的辅用弹种,含有２ 个弹头,一般区截测速装置难以同时测量２ 个弹头的速度。提出一种采用多普勒测速雷达实现两目标测速的实验方法,介绍多普勒测试与数据处理原理,完成双头弹多普勒测速实验,获得了双头弹速度－ 时间关系曲线,并计算２ 个弹头各自的初速和阻力系数。实验结果表明,双头弹２ 个弹头在膛口就存在较大的速度差,２ 个弹头的速度—时间关系曲线规律基本一致。该测试结果为大口径机枪双头弹研究提供了可靠的实验依据     

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.     

筒形消焰器的灭焰机理

本文以12.7mm机枪进行实验的结果为依据从理论上分析了筒形消焰器对火药气体流动的影响,揭示了筒形消焰器的灭焰机理。     

火炮后效期非定常理论计算公式

火炮的后效期现象是一种比较复杂的非定常气体动力学现象。传统的后效期理论通常采用准定常假设 ,有些理论计算公式形式奇特 ,物理概念不清。该文对火炮后效期的理论计算公式作了系统研究 ,摒弃了准定常假设 ,求得了后效期膛内火药气体总动量变化率的解析解 ,得到了一套推理相对严谨、物理概念比较清晰的火炮后效期理论计算公式 ,包括后效期炮膛合力公式和一些后效期特征量计算公式。这些公式经实际应用检验 ,表明精度较好     

装填条件的变化对金属风暴武器系统内弹道性能的影响

该文针对金属风暴武器的特点，以发射某枪弹为例，详细讨论了装药量、火药厚度、弹头质量、药室容积等装填条件的变化对金属风暴武器系统内弹道性能的影响规律。其规律为：随着装药量的增大，火药厚度的减小，药室容积的减小将使最大膛压和子弹出枪口速度均相应地增加；弹头质量的增加将使最大膛压增加，子弹出枪口速度减小。这些规律为研究金属风暴武器系统的内弹道机制及控制机制打下了基础。     

膛口火药气体温度的声学测量方法

本文给出一个新的测量弹丸射出膛口后弹后火药气体温度的方法。其原理主要是通过测量传入膨膛内胀波的速度而间接获得火药气体的温度。该方法适用于绝大多数制式兵器。     

穿膛式液流脉动消振器的机理研究

本文分析了穿膛式液流脉动消振器的消振机理,建立了运动方程,提出了有效脉动管长的概念及计算公式,导出了固有频率表示式,为消振器的设计找到了依据.计算值与实测值对比,表明该分析方法是符合实际的,生产上试用后表明,穿膛式液流脉动消振器是一种效果优良的消振装置.     

脉冲气体炮膛口流场特性研究

为了研究脉冲气体炮的膛口流场结构,建立了二维轴对称非定常黏性可压方程和Spalart-Allmaras湍流模型。采用动态分层网格技术,对弹丸在5.0 MPa气室初压作用下产生的膛口流场进行了数值模拟,给出了不同时刻马赫数等值线的变化图。详细分析了膛口流场发展规律及弹丸运动规律。结果表明,膛口流场结构主要由膛口冲击波、弹底激波、瓶状激波等复杂波系构成。受复杂的膛口流场影响,弹丸在管外的运动速度具有较弱的波动性。     

气液两相射流表面清洗流场数值模拟

为了研究节能高效的油管表面清洗技术,基于计算流体力学方法,应用Fluent软件建立气液两相射流清洗三维物理模型,模拟研究气液两相射流速度场和压力场特性,分析喷嘴锥度、气体体积分数、喷射速度和喷距等射流参数对清洗效果的影响规律.研究结果表明:当气体体积分数为7.4％、喷嘴喷射速度为265 m/s时,两相射流速度较纯水射流...     

膛口和一些简单的膛口装置周围的轴对称流场的有限差分计算

本文采用流体网格法对膛口和几种简单的膛口装置附近的轴对称流场作了数值计算。这个方法已扩展为一个能考虑火药气体和空气这两种介质的简单混合的程序。计算结果与无膛口装置时的阴影照相结果和有膛口装置时的挡板上的实际压力测量作了比较。     

超空泡航行器通气内流场研究

通气内流场是超空化流场的重要部分,其特性反映了超空泡航行器一体化通气系统的性能。分析了超空泡航行器空泡流型实现与控制对通入气体参数的要求,提出了一种通气系统方案。建立了分析模型,采用CFD方法获得了超空泡航行器通气内流场特性:(1)均压室内包含喷口欠膨胀射流和旋涡状掺混流场两种形态,射流在径向及轴向影响范围有限,均压室能够发挥稳定流场状态的作用;(2)气体通入初期,喷口射流激波发生振荡和推移,伴随流场参数的大幅波动,均压室内气体压力及通入气体流量均呈现波动特性;(3)内流场参数随时间推移达到稳定状态,t=0.2 s通入气体流量稳定,各通气孔分配比确定,通气流道无阻塞。表明所提出的通气系统方案满足超空泡航行器通气要求。     

煤与瓦斯突出瓦斯射流数值模拟

将煤与瓦斯突出过程的瓦斯突出视为连续射流,应用伯努利方程,建立了瓦斯射流的数学模型,得到了瓦斯突出射流流速和流量表达式,在此基础上考虑突出口压力和突出口直径影响,进行了瓦斯射流的数值模拟,得到了突出压力与突出射流最大速度、突出压力与射流流场分布、突出口直径与突出影响范围间关系规律。模拟结果表明:突出口压力与突出射流最大速度近似呈线性关系,在一定条件下射流流场分布具有甩尾效应,突出口直径越大,其突出影响范围越大。     

空气射流真空器性能的数值模拟

以空气射流真空器为研究对象,采用FLUENT软件对其内部流场进行数值模拟,得出空气射流真空器内部流场的速度和压强的分布云图.分析了一定工况下,面积比、吸入段锥角、喉嘴距、喉管长度和扩散段锥角对空气射流真空器残余压强的影响,得到较优的结构参数,为空气射流真空器的设计和研究提供一定的理论支持.     

不同伴随流条件下的集束射流流场特性

针对不同伴随流参数条件下的集束射流和普通超音速射流流场特性进行数值模拟和试验研究。研究结果表明:伴随流气体影响喷管出口温度和压力,导致超音速主射流速度和温度出现重复波动;高温、大流量伴随流气体形成的低密度和高速环境可保护超音速射流,降低射流径向的扩展率和轴向速度的衰减速率;伴随流气体温度越高,流量越大,射流速度和温度核心段长度越长。与普通超音速射流相比,伴随流气体改变射流半速度宽度和涡量的分布;伴随流温度越高,流量越大,射流在更长的距离内保持较低的湍流强度。     

空气暖等离子体射流发生器降温系统设计

为了更好满足等离子体射流发生器便携、易操控、应用环境多样性等要求，针对传统水冷笨重、难以移动等缺点，在发生器电极、冷却结构等方面设计了以空气为工作气体并且兼具冷却功能的气体回路便携式暖等离子体射流发生器，研究了工作气体流量、放电频率、放电电压对等离子体射流温度的影响规律.研究发现，冷却气体的引入明显降低了射流温度，在5.5 kV电压、22 kHz频率和7 L/min流量条件下，冷却气体的引入使得射流温度降低了302℃.射流温度随着气体流量和放电频率的增加而减小、随放电电压的增加而增加.相对于放电频率或放电电压，射流温度的降低对气体流量依赖性更强.     

射流对管道水流压力场的影响

为探究射流对有压管道内主流压力场的影响,就矩形管道内流体汇入单股射流进行了实验研究。射流入射方向与主流之间的角度为90°,射流速度为主流速度的1~6倍。实验结果表明,在入射口附近存在1个向下游偏斜的射流核心区;随着入射流体的进入,核心区内的压力略有增加;核心区外,管道内流体压力产生较大幅度的提升,该提升量与射流速度的二次方成正比,与主流速度无关。