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平衡炮流场分析

作　者: 谢立峰
导　师: 郑建国
学　校: 南京理工大学
专　业: 火炮、自动武器与弹药工程
关键词: 平衡炮流场计算流体力学动网格内弹道协同仿真
分类号: TJ301
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

平衡炮其工作原理是在一根等内径的长炮管内装入弹丸和平衡体,在两者之间的一段炮管内装入发射药,火药点燃后产生的气体推动弹丸和平衡体向相反的方向运动。传统的平衡炮使用的平衡体是向后喷出的火药气体或是等质量的固体配重体,本文针对以水为平衡体的平衡炮发射技术进行理论研究,主要研究内容如下：1、建立经典内弹道模型,通过数值计算,分析平衡炮发射过程中膛内压力分布特性并建立平衡炮内弹道方程组。2、以计算流体力学为理论基础,建立平衡炮二维模型,网格划分进行分块,采用结构化网格,有利于数值仿真。3、基于平衡炮二维模型,构建基于Matlab/Fluent协同仿真平台,进行平衡炮发射过程中流场数值分析。4、通过流场分析,逐步揭示平衡炮身内湍流流动的结构和特点,并实现平衡炮身结构尺寸的优化。为平衡炮身的设计提供一些有益的参考。本文针对以水为平衡体的平衡炮进行理论研究,采用动网格技术,并基于Matlab/Fluent协同仿真对平衡炮发射过程进行数值分析,这在国内尚属首次。研究成果对我国进一步开展平衡炮的研究,具有重要的理论意义和实用价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 课题背景及意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 发展方向与要求  9-10
  1.4 本文的主要工作  10-12
2 CFD基础  12-27
  2.1 CFD基本模型  12-17
    2.1.1 基本控制方程  12-14
    2.1.2 湍流模型  14-17
  2.2 CFD模型的离散  17
    2.2.1 CFD模型的数值求解方法概述  17
  2.3 有限体积法  17-18
    2.3.1 控制方程的离散化  17-18
    2.3.2 有限体积法中常用的离散格式  18
  2.4 CFD分析基本步骤  18-19
  2.5 SIMPLE计算程式  19-22
  2.6 FLUENT软件包介绍  22-26
    2.6.1 网格介绍  22-23
    2.6.2 FLUENT介绍  23-25
    2.6.3 求解方法  25-26
    2.6.4 边界条件  26
  2.7 本章小结  26-27
3 动网格生成技术  27-32
  3.1 概述  27
  3.2 网格守恒方程  27-28
  3.3 动网格生成  28-30
    3.3.1 二维动网格生成  28-30
  3.4 动网格模型  30-31
  3.5 壁面  31
  3.6 用户自定义函数  31
  3.7 本章小结  31-32
4 平衡炮经典弹道模型  32-42
  4.1 平衡炮基本物理模型  32
  4.2 平衡炮膛内压力分布分析  32-37
  4.3 平衡炮经典内弹道模型的建立  37-41
    4.3.1 基本假设  38-39
    4.3.2 平衡炮内弹道方程组建立  39-41
  4.4 本章小结  41-42
5 MATLAB与FLUENT协同仿真技术  42-47
  5.1 MATLAB Compiler概述  42-43
  5.2 MATLAB编译器的使用  43-45
  5.3 MATLAB应用程序接口  45
  5.4 FLUENT UDF  45
  5.5 数据交换机制  45-46
  5.6 本章小结  46-47
6 基于MATLAB/FLUENT平衡炮流场数值模拟  47-55
  6.1 概述  47-48
  6.2 计算模型建立及网格划分  48-49
    6.2.1 平衡炮平衡身管的模型化及网格划分  48-49
  6.3 计算采用的数值方法与边界条件  49
  6.4 仿真结果分析  49-54
  6.5 本章小结  54-55
7 总结与展望  55-57
  7.1 工作总结  55
  7.2 工作展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-61

平衡炮流场分析

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