再生式液体发射药火炮燃烧室压力噪声分析

在之前压力振荡与燃烧室声学特性相关的研究工作中,对于振荡主频的分析存在不足,不能得到振荡主频在时域上的分布特性,因而不能够求解出准确的燃烧室声学特性。为解决这一问题,通过小波变换结合快速傅里叶分析,建立了一种液体发射药火炮压力信号的分析方法,该方法确定了燃烧室不同时段的主振频率范围,将各时段主频与时域作匹配,得到了各时段主频可能出现的时刻。结果表明,离散小波变换可以有效提取信号中的有用信息,通过快速傅里叶变换可以识别各段振荡主频,连续小波变换具有较好的时频局域化性质,可以为相关研究提供参考。

再生式液体发射药火炮燃烧室压力高频振荡研究

利用小波分析技术提取燃烧室压力高频成分,较精确确定压力高频振荡出现的时域范围,从而确定了振荡流共振振型对应的燃烧室形状。推导了燃气振荡流方程,计算了对应不同燃烧室形状下燃气振荡流的共振频率。对提取的燃烧室压力高频成分相对集中部分进行了频谱分析。研究结果表明:活塞的运动对共振频率影响较小,振荡流多阶共振频率受到激励是燃烧室产生压力高频振荡的一个重要原因。

再生式液体发射药火炮燃烧室内两相流模型

为研究再生式液体发射药火炮(RLPG)内弹道过程,建立了RLPG燃烧室内的一维两相流数学模型,气相控制方程为非稳态欧拉方程组,液相控制方程用拉格朗日方程描述,方程组的源项反映了气液两相之间的耦合。分别采用二阶精度的MacCormack预估校正二步差分格式计算气相控制方程,求解析解的方法计算液相控制方程,PSI-Cell方法处理气液之间的耦合过程。通过数值仿真模拟了RLPG喷雾燃烧过程和压力振荡现象,建立了纵向二阶压力振荡振型,得到了主要物理参量的时空分布情况并讨论了主要结构参数对膛内过程的影响。仿真结果显示:由于身管入口的节流作用,使得燃烧室内的燃气压力和速度波动幅度都比身管内的要大;增大活塞差动面积比和喷孔面积都会引起膛压升高,压力振荡幅值增大。

再生式液体发射药火炮的雾化问题研究

从实验和理论研究两个方面,综述了国内外再生式液体发射药火炮的雾化问题的研究现状,侧重介绍了喷射压力、反压、喷嘴结构以及工质液体粘度对射流、雾化的影响。在此基础上,提出了今后进一步研究的方向。

再生式液体发射药火炮喷嘴内空化流动研究

为研究再生式液体发射药火炮喷嘴内部空化效应对射流雾化的影响,针对常用喷嘴结构建立了Euler多相流模型和空化模型,研究了喷嘴内部的空化流动现象,分析了喷嘴结构形式、内部倾斜角和喷射压力对喷嘴内部空化流动与喷嘴出口流动状态的影响规律。结果表明:RNG k-ε湍流模型比k-ε湍流模型更适于分析喷嘴内的空化流动现象;圆柱形和圆锥形喷嘴内部均发生空化流动现象;增大圆锥形喷嘴倾角导致空化增强,气液掺混区域变大,但流动速度受阻;大于10 MPa的喷射压力有利于形成稳定的空化流动。研究结果为优化喷嘴结构设计提供了理论依据,为进一步研究射流在燃烧室内的破碎、雾化、蒸发和燃烧过程提供了上游边界条件。

再生式液体发射药火炮喷孔变形响应有限元分析

利用再生式液体发射药火炮(RLPG)内弹道理论模型,对37mm全装药RLPG内弹道过程进行了数值模拟,给出了喷孔变形响应有限元分析载荷;建立了喷孔变形响应分析的有限元模型;利用通用有限元软件ANSYS分析计算了喷孔变形响应;给出了喷孔面积变化后RLPG内弹道过程数值模拟结果。

再生式液体发射药辅助药室发射技术研究

介绍了将再生式液体发射药火炮技术与辅助药室火炮技术有机结合的再生式液体发射药辅助药室发射技术的基本原理,分析了再生式液体发射药辅助药室发射技术的主要技术特点和实现的可能性。

再生式液体发射药辅助药室发射过程数值模拟

建立了关于再生式液体发射药辅助药室发射过程的零维数学模型,运用4 阶龙格-库塔法对该模型进行了数值模拟,计算结果表明,再生式液体发射药辅助药室发射技术能够提高弹丸初速,计算结果与试验结果吻合较好.同时分析了辅助药室结构参数对发射过程的影响,得出了基本规律.

液体发射药迫击炮内弹道燃烧稳定性

为研究液体发射药迫击炮内弹道特性,搭建60 mm液体发射药迫击炮瞬态测试系统,对其燃烧室压力变化与迫击炮弹初速进行测试。在试验基础上,基于非定常欧拉-拉格朗日模型和液体发射药蒸发-燃烧模型建立带燃烧反应的液体发射药迫击炮两相流计算模型,对内弹道过程中的反应流场进行模拟,分析复杂气相流场与液体发射药喷射燃烧间的耦合关系及压力振荡形成机理。结果表明:60 mm液体发射药迫击炮燃烧稳定性好,具有工程化潜力;数值模拟与试验结果吻合度较高,且可以复现压力振荡现象,计算模型具有合理性;液体发射药的喷射与燃烧均受燃烧室内气涡的影响;反射波引发的液体发射药集中燃烧使压力表现为一种振荡发展。

37mm液体发射火炮内弹道研究

本文给出了37mm再生式液体发射药火炮内弹道数学模型以及稳定的数值解和各种曲线.分析了某些主要参量的变化对该炮弹道性能的影响.探讨了中心控制杆与压力平台之间的关系,给出了一种新型的中心控制杆结构。其结果对液体发射药火炮的内弹道和机构设计将具有—定的指导意义。

液体发射药喷射过程的测量和计算分析

根据测试的实验数据和建立的分析模型,对37 mm 再生式液体药火炮液体药喷射过程进行了详细分析,得出了一些有意义的结论。

再生式液体发射药火炮喷雾燃烧理论及数值仿真

为深入认识再生式液体发射药火炮(RLPG)喷雾燃烧过程和研究压力振荡现象,应用多维多相流模型描述RLPG膛内流动过程,用欧拉法描述气相流场,用拉格朗日方法描述液滴运动,液滴燃烧遵循压力指数燃烧规律。采用基于表面波破碎理论和线性稳定性分析的高速液体薄膜破碎模型描述RLPG环形射流的雾化过程。采用MacCormack差分格式求解气相控制方程,仿真结果与试验值吻合较好。结果表明:燃烧室存在高频燃烧不稳定现象,压力振荡主振型为径向二阶振型,弹丸运动主导了流场的形态。

带有增压室的RLPG零维内弹道模型

为了在喷孔面积为常数的条件下提高膛压曲线充满度,提出了一种带有增压室的再生式液体发射药火炮结构方案,建立了考虑固体点火药的零维内弹道模型.利用某迫击炮的结构参数和装填条件,采用龙格-库塔法进行了数值模拟,分析了内弹道性能.在一定结构参数条件下的计算结果显示:贮液室和增压室的压力在液体药喷射过程中一直增加,且明显高于燃烧室压力;燃烧室压力出现近似的平台效应.模拟结果表明,设置增压室可在喷孔面积为常数的条件下提高膛压曲线充满度.

高速环形射流破碎雾化特性及动态喷雾模拟

在再生式液体发射药火炮(RLPG)中,液体射流破碎雾化过程影响到射流结构、液滴尺寸和速度分布等特性,是影响RLPG喷雾燃烧过程的关键因素之一.根据表面波破碎理论建立了RLPG环形喷孔高速液体薄膜破碎模型,并考虑了液滴的二次雾化过程.计算了液膜的破碎过程,计算结果表明,环形射流向喷嘴下游运动过程中内部空腔不断收缩,最终聚并成与圆柱形类似的射流向前运动,喷雾场前缘多为大颗粒液滴;在轴向某一固定位置,平均直径随时间逐渐减小并趋于一稳态值;在空间上平均直径随轴向距离的增加先减小后增大呈凹谷型分布.该模型的建立进一步完善了基于环形喷嘴的RLPG内弹道多维多相流数学模型.

RLPG喷孔面积动态优化设计

研究RLPG再生喷射过程的规律性及其控制技术是推动RLPG技术发展的重要途径之一。该文将最优控制理论和方法应用于RLPG研究 ,建立了设计函数的动态优化模型 ,并将该模型应用于RLPG喷孔面积的动态优化 ,应用共轭梯度法对其求解 ,再用C语言编程 ,经运算获得了比较满意的RLPG的最佳喷孔面积曲线和最佳膛压曲线。

RLPG燃烧室气体动态特性研究及应用

为研究再生式液体发射药火炮燃烧室的压力振荡,建立了燃烧室气体三维波动方程,给出了求解气体动态特征频率的表达式,在某一确定燃烧室容积下分析了燃烧室结构尺寸对气体动态特征频率的影响规律.通过分析气体动态特性在压力振荡抑制技术研究中的影响,给出了避开燃烧室压力振荡主频带的燃烧室半径与长度的比.研究结果表明,燃烧室气体多阶动态特征频率受到激励是RLPG燃烧室产生压力振荡的一个重要原因,通过合理设计燃烧室结构尺寸可以避免燃烧室气体多阶动态特征频率受到激励.

高压瞬态过程压力振荡抑制技术研究

压力振荡抑制技术是再生式液体发射药火炮(RLPG)技术的难点之一。报道通过改变再生喷射活塞系统机械振动的固有频率,可破坏RLPG压力振荡的激励机制。试验表明:利用此方法可有效抑制压力振荡的幅值。研究结果对再生式液体发射药火炮内弹道设计有指导意义。