水中弹药引信外置涡轮高速旋转两相流动数值仿真

为预测空化条件下的涡轮转速,获得涡轮叶片附近空化情况、压力系数、阻力系数等数据,采用SchnerrSauer空化模型,进行了水中弹药引信涡轮高速旋转两相流动的三维流场数值仿真研究。计算得到不同水深（10m、30m及50m）和弹速（5 ～ 100m/s）条件下的流场数据。结果表明：引信涡轮表面在弹速30m/s左右时空化初生,且空化尺度随着弹速的增加而增大;弹速100m/s时,头部粘性阻力占总阻力的18.7%;涡轮转速与水深、静压、弹速相关,高速时涡轮转速随水深减小明显,与弹速基本成正比线性关系,非线性度约为0.998。

水中弹药的电磁感应测速方法研究

为解决现有的水下速度测试装置存在测试精度低和受水介质特性影响大的问题,设计了一种基于电磁感应原理的测速装置感应式线圈靶水下测速系统.针对水介质特性对测试系统的影响,对线圈靶进行了密封设计,对测试电路进行了抗干扰设计,并进行了水中弹药的速度测试实验.实验结果表明:测速系统受水介质特性干扰小,所测信号基本不含干扰信号,且对弹丸外弹道无影响;线圈靶与高速摄影的测速结果相比,测速精度高,相对偏差在5%以内,且可测速度范围宽,可广泛应用于水中弹药速度的测试.

水中灵巧弹药在水平面内的路径跟踪控制

研究水中灵巧弹药在水平面内的路径跟踪控制问题,建立了水中灵巧弹药在水平面内的运动学和动力学模型。通过引入"到达角"的概念,基于李雅普诺夫稳定理论和反步法技术分别设计了运动学和动力学控制律,并证明了所设计的非线性反馈控制器能够使所要跟踪的参考路径的跟踪误差收敛到零。应用Matlab软件搭建了数学仿真系统,并对水中灵巧弹药指定参考路径进行了跟踪控制仿真。仿真结果表明,跟踪误差快速收敛到0 m,所设计的非线性反馈控制器能够使水中灵巧弹药沿着预定路径航行。

水下火箭弹头部空化流场的数值仿真研究

对火箭弹头部的局部空化流场的研究可作为头部敏感装置安装位置设计和选择的依据。研究了利用RANS(针对定常分析)和LES(针对非定常分析)湍流模型对水下火箭弹弹体头部空化流场进行仿真分析的方法,并与实验结果进行对比验证。通过仿真分析了在零攻角/小攻角下弹体头部周围定常、非定常流场空化区域和不同速度、加速度下空化区的变化;比较了相同空化数下不同速度对空化区域的影响。结果发现,小攻角情况下的火箭弹头部背流面空化流场存在较强的非定常特性,头部流场空化区受到加速度的影响且存在速度比尺效应。

可溶蚀材料在水致分离装置中的应用研究

提出一种水致分离装置的设计思想。这种分离装置通过内部可溶蚀材料在水中的延滞失效实现装置的定时分离。通过对基于水致分离装置应用的可溶蚀材料的失效机理、失效模式和失效判据进行研究,结合对装置的力学分析,建立描述该装置水中分离问题的数学模型,并基于该模型通过数值方法评价可溶蚀塞表面溶蚀失效模式下装置定时分离的设计性能,从技术上证明这种装置是可行的,不仅具有与传统火工式分离装置相当的连接强度,而且分离过程无需火工品,在水中能自发进行,其安全性和可靠性大大改善,简化了设计。