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可变药室火炮模块装药一维两相流数值模拟

作　者: 赵欣
导　师: 杨均匀
学　校: 南京理工大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 可变药室火炮模块装药混合装药内弹道两相流数值模拟
分类号: TJ301
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

可变药室火炮相对于传统火炮的固定药室容积所作出的重要技术改进在于可根据射程和射角等具体的发射需求灵活调整药室容积,并且采用了先进的模块装药技术来优化弹丸和装药之间的衔接问题,提高了内弹道性能。本文利用数值计算的方法,使用Visual Basic语言编程深入描述了这一新技术的特点和内弹道循环过程,主要内容如下：1、简要介绍了可变药室火炮的相关知识,如可变药室火炮的研制背景、药室及周边部件结构、技术改进原理和系统特点。2、建立可变药室火炮混合装药的经典内弹道模型,用四阶龙格-库塔法进行数值求解,初步了解火炮射击时的膛内基本信息,如膛内平均压力和弹丸初速的变化规律。在此数学物理模型基础上,利用已完成的模拟软件分别改变装药量、药室容积、弹丸质量、混合装药中厚薄火药的质量比例等装填条件,分析其对弹道性能的影响。另外,在已知弹丸初速的情况下,反算出符合要求的药室容积和装药量,可实现根据射程和射角等具体发射要求来调整药室容积和装药量,达到可变药室火炮的目的。3、可变药室火炮的模块装药采用中心点火管点火,建立可变药室火炮模块装药的双一维两相流模型,用MarcCormark差分格式进行数值求解,进一步深入了解内弹道各参变量随时间和空间的变化规律。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-13
1 绪论  13-22
  1.1 研究背景  13-14
  1.2 可变药室火炮的国内外研究概况  14-15
  1.3 模块装药的发展概况及国内外研究现状  15-19
    1.3.1 国外模块装药技术发展概况及应用情况  16-18
    1.3.2 国内模块装药技术研究进展  18-19
  1.4 两相流内弹道数值模拟的国内外研究概况及现状  19-20
  1.5 本文主要工作  20-22
2 可变药室火炮简介  22-27
  2.1 引言  22
  2.2 可变药室火炮药室和周边相应部件的结构及技术改进原理  22-24
  2.3 可变药室火炮系统特点  24-26
  2.4 本章小结  26-27
3 可变药室火炮混合装药的经典内弹道模型数值模拟  27-41
  3.1 引言  27
  3.2 物理过程与基本假设  27-28
  3.3 数学模型  28-29
  3.4 数值求解方法  29-30
  3.5 数值模拟结果及分析  30-38
    3.5.1 初始条件  30
    3.5.2 计算条件  30-31
    3.5.3 计算结果与分析  31-33
    3.5.4 装填条件改变对弹道性能的影响分析  33-38
  3.6 可变药室火炮的内弹道设计  38-39
  3.7 本章小结  39-41
4 可变药室火炮模块装药一维两相流模型数值仿真  41-65
  4.1 引言  41
  4.2 物理过程与基本假设  41-43
  4.3 数学模型  43-48
    4.3.1 中心传火管区的基本方程  43-44
    4.3.2 模块主装药区的基本方程  44-45
    4.3.3 辅助方程  45-48
  4.4 数值求解方法  48-57
    4.4.1 差分格式及稳定性条件  48-50
    4.4.2 初始条件  50
    4.4.3 边界条件  50-55
    4.4.4 计算条件  55
    4.4.5 网格自动生成技术与及网格的合并处理  55
    4.4.6 滤波处理  55-57
  4.5 数值模拟结果及分析  57-64
    4.5.1 中心传火管破孔前及破孔期间管内点火药燃烧情况  57-59
    4.5.2 弹丸运动前膛内主装药燃烧情况  59-61
    4.5.3 弹丸运动后膛内装药燃烧及弹丸运动情况  61-64
  4.6 本章小结  64-65
5 结束语  65-67
  5.1 工作总结  65-66
  5.2 问题与展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71

可变药室火炮模块装药一维两相流数值模拟

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