含适配器的潜射导弹运载器跨介质发射分离建模与仿真

以含弹性适配器导弹运载器的跨介质弹射分离问题为对象,基于分数容积障碍法,采用流体体积多相流理论和RNG k-ε湍流模式建立导弹运载器水面分离多物理场耦合模型。以圆柱体入水为仿真算例进行数值模拟,计算值与实验结果吻合良好,验证了数值模型的精度和有效性。分别对导弹在波谷、波峰环境下的弹射出水,以及在不同初始俯仰角和出水初速度下的弹射分离过程进行数值模拟,得出初始俯仰角、出水速度、出水位置对运载器式导弹水面分离的影响。综合考虑波峰、波谷位置出水筒-弹分离时刻导弹的俯仰角并以波谷位置出水筒-弹分离时刻导弹俯仰角达到0°为准则,得到最佳初始俯仰角为3.24°。仿真方法和结果对工程应用具有重要参考价值。

潜射导弹水下垂直自抛发射过程研究

研究了潜射导弹水下垂直自抛发射过程中的复杂多相流动问题。采用多相流m ixture模型,考虑了流体的可压缩性、黏性、重力作用、气水掺混效应和能量交换等各项因素。应有限体积法(FVM)和S imp le算法,求解气水两相混合介质的RANS方程和standardk-ε湍流模式。运用自编UDF模块和动网格技术,实现了导弹出筒过程中弹体运动与气水流场的耦合求解。计算结果揭示了潜射导弹水下垂直自抛发射过程中发动机喷管和发射管内复杂多相流动的演化、流场结构和流体动力特性。

潜射导弹尾空泡从生成到拉断过程的数值模拟

以气体弹射方式发射的潜射导弹,会在导弹尾部产生空泡。本文采用改进的MAC方法成功地模拟了尾空泡的生成、扩张、收缩和拉断过程,揭示了尾空泡周围的流场结构,研究了尾空泡的发展对潜艇固壁所受压力的影响。

潜射导弹水下运动过程仿真分析

为保证潜射导弹在不确定的海洋环境中能顺利出水,建立了潜射导弹水下及出水运动数学模型,对冷、热2种发射形式的导弹在无控、PID全程控制、模糊PID分段控制3种状态下的水下运动情况进行了仿真分析.结果表明,低海况下的海浪对导弹的出水姿态影响较小,高海况则不适宜进行导弹发射任务;在不确定的海况影响下,模糊PID分段控制较PID全程控制更适合对导弹的出水姿态进行控制.

附着空泡对潜射导弹弹道影响分析

为了研究附着空泡对潜射导弹弹道的影响,根据潜射导弹肩空泡尾段压力分布特性,建立了弹体运动方程,分析了潜射导弹弹体所受外力和外力矩,建立了肩空泡尾段横向力模型。通过对潜射导弹所受流体动力进行建模,求解导弹运动方程,得到不同工况下的水弹道结果。将采用弹道计算模型得到的结果与同工况试验结果进行了比较分析,结果表明,由于空泡发展不对称引起的空泡尾段横向力对弹体扶正具有较大影响,相较于发射深度、出筒速度,迎背流空泡长度差对出水俯仰角及俯仰角速度影响更大。

潜射导弹筒口气泡发展规律研究

燃气-蒸汽弹射过程中,导弹尾部离筒后的强烈水气交互作用形成的筒口气泡对导弹运动有一定的影响。利用动网格技术和MIXTURE模型对导弹弹射出筒后筒口气泡的发展情况进行了研究,探究了筒口气泡扩张、收缩和拉断的一系列过程,比较了泡内不同位置的压力变化和压力传递过程,指出了气泡形态跟泡内压力呈负相关的关系。仿真结果可用于工程预报。

潜射导弹运动特性的分析与测试

针对潜射导弹水下发射力学环境 ,在给定推力作用下 ,对导弹模型水下运动的速度特性以及运动轨迹进行了分析。对导弹水下推力、运动过载以及弹体结构应变等参数进行了试验测试 ,并取得了理论分析和试验测试结果的一致性。

潜射导弹运载器水下发射关键技术研究

在论述潜射导弹运载器基本理论的基础上,对潜射导弹运载器水下发射的关键技术进行了论述。

基于MATLAB/Simulink的潜射导弹运载器水弹道仿真

基于MATLAB/Simulink模块化仿真方法,建立了潜射导弹运载器水弹道的仿真模型,开发了仿真软件。模型与软件适用于不同发射条件与复杂力学环境下各种运载器的水弹道预报、设计与仿真研究。对某型潜射导弹运载器进行了水弹道设计与仿真,并进行了海试验证。两者结果进行的比较表明,水弹道的设计是成功的,仿真精度满足工程应用要求。

潜射导弹尾部燃气后效建模及数值模拟

利用Rayleigh-Plesset方程,建立了等压球状尾泡模型,分析了尾泡的泡内压力变化.通过尾泡方程与导弹运动方程的联合求解,讨论了燃气泡对垂直发射潜射导弹弹道轨迹的影响.结果表明,导弹在出筒后,由于环境压力的变化,尾部压强有小幅波动,随着尾泡尺寸的减小,波动周期越来越短,与试验测量结果吻合较好.

潜射导弹垂直出水流场数值研究

潜射导弹垂直出水流场属于空气场与水流场之间存在自由界面的二相流。文中基于 VOF 方法,建立潜射导弹垂直出水流场的数学模型,并给出追踪自由面运动的重构算法。该算法不仅使编程简便,而且可以处理自由面重入等强非线性现象,它对于工程应用具有足够的精度。算例的计算结果表明文中建立的数学模型及其重构算法是合理、有效的,具有足够精度和稳定收敛的优点。

潜射导弹运载器分离体砸艇概率仿真建模

潜射导弹运载器分离体在下沉过程中可能发生的砸艇问题是潜射导弹发射中的关键技术之一 ,而在目前条件下 ,由于水下测试困难及安全性方面的考虑 ,难以开展试验研究。在建立分离体下沉弹道模型及仿真的基础上 ,基于数理统计中的蒙特卡罗方法 ,建立了分离体砸艇概率仿真计算模型 ,并给出了分离体砸艇概率仿真算例 ,可以方便快捷地获得不同工况条件下的砸艇概率及主要影响因素 。

潜射导弹发射装置发射时的结构动力学分析

导弹水下发射产生巨大的反冲击力,引发潜艇本体以及发射装置的强烈振动,对发射装置的结构强度、筒内导弹的安全和下一枚导弹的发射产生不可忽视的影响。基于结构动力学基本理论和有限元法,分析了系统发射时的振动特点、问题难点和外载荷情况。对潜射导弹发射装置结构动力学模型进行有限元计算做了理论分析和方法步骤的探讨,基本解决了系统建立思路问题。

潜射导弹h形密封圈的有限元分析及结构优化

为满足某型潜射导弹的发射要求,基于传统的Y形橡胶密封圈的结构,提出一种新型h形橡胶密封圈。采用有限元分析软件Abaqus对h形橡胶密封圈的性能进行模拟。结果表明,该h形橡胶密封圈既能有效密封弹筒内的高温高压混合气体,又能保证充气过程的顺利进行。同时针对该密封圈的结构特点,改变h形密封圈的一些关键参数,找出h形密封圈的工作性能与相关参数之间的变化规律,通过相关参数的优化设计可提高密封圈的工作性能,延长其使用寿命。

潜射导弹作战指挥辅助决策支持系统框架

建立潜射导弹作战指挥辅助决策支持系统,是提高导弹作战效能的有效途径之一。根据潜射导弹发射平台的隐蔽机动性、作战指挥的集中统一性、作战实施的复杂性、作战决策方案的不易更变性和作战环境的依赖性等需求特点,提出潜射导弹作战指挥辅助决策支持系统的建设思路,给出了辅助决策支持系统的总体框架组成,对框架中数据库、模型库和方法知识库3个关键管理系统的组成和构建方法进行了探讨。

潜射导弹发射内弹道仿真研究

为保证导弹平稳出筒,对以燃气-蒸汽为发射动力的发射内弹道计算模型进行了改进,并以某型潜射导弹为例对计算模型进行了仿真计算。结果表明,改进后的模型能够有效降低导弹出筒时刻筒内气体工质的压力,从而实现导弹平稳出筒。这对燃气-蒸汽发射动力系统的设计具有一定的参考价值。

潜射导弹出水载荷数值算法研究

潜射导弹在水中航行时,表面被空泡包围,这就造成其出水时,带来较大的载荷冲击.出水冲击载荷需要知道整个表面上的压力分布,但是这在工程实践中是不可能实现的.本文采用有限元流固耦合仿真程序,对潜射导弹整个出水过程进行数值模拟.根据数值计算结果,依据理论力学的基本原理,计算出潜射导弹所受到的冲击力与冲击力矩,利用NASTRAN瞬态载荷解算器,计算出潜射导弹各截面最大响应弯矩.结果表明,本文提出的方法能够对潜射导弹出水过程提供数值预测与安全评估.

潜射导弹的空化特性研究

阐述了潜射导弹在水下运动过程中产生空化的机理 ,试验和理论计算结果表明导弹产生空化后 ,改变了导弹表面的压力分布 ,影响了导弹的水动力和附连质量 .

基于遗传算法进化神经网络的潜射导弹筒盖压力预测

提出一种基于遗传算法进化神经网络的潜射导弹筒盖最大压力和压力持续脉宽的预测方法,遗传算法可依据个体适应度完全自适应,并在此基础上提出了一种提高遗传算法初始进化速度的随机基因偏移方法.训练结果表明,优化神经网络所形成的虚拟函数具有较好的遍历性,能够较好地反映样本的内在联系,借助该方法预测的潜射导弹筒盖压力特性具有较高的精度,可快速、准确地预测发射筒筒盖的压力特征.

通过缩比试验数据计算潜射导弹的载荷

即使潜射导弹缩比模型试验中弹道、弹体外形、空泡生成、发育、回射及溃灭规律满足缩比相似律,但由于模型的结构动力学特性相似关系难以满足,导致缩比试验数据难以直接计算原型载荷。提出了一种利用缩比模型试验弹体表面测压数据计算原型弹体横向动力响应的修正计算方法。该算法将测压数据分解为"空泡回射与溃灭"水动力和与弹体结构振动有关的水动力两部分。通过对第一部分水动力建立确定的数学模型,对第二部分水动力用附加质量和附加阻尼进行表述,基于该算法计算得到了原型弹体的动力响应,并与水动力直接转化算法进行了比较。结果表明二者的差别不可忽视。此方法可为潜射导弹载荷计算提供有益的参考。