基于CFD的潜射导弹筒口压力场预测

基于无相变VOF模型和动网格技术,采用二维轴对称模型,对潜射导弹筒口压力场特性进行了仿真分析,获取了筒口气泡脉动规律及作用在筒盖上的压强变化特性数据,采用简化算法计算了筒盖上的总受载.对比表明,仿真结果与实测数据的处理结果比较接近,且具有更大的安全裕度,该方法可用于筒盖系统的受载预测和设计参考.

水下垂直发射筒口压力波动特性分析

筒口压力场的波动特性对于发射装置的设计和飞行器水下点火时机的选择至关重要。通过CFD仿真计算和试验结果分析,给出了筒口压力波形,归纳出了压力波动的量值模型。研究结果表明,飞行器出筒后筒口压力出现第一个峰值,经历了一个脉宽大约为峰值脉宽2倍的波谷后,达到第二个峰值,之后以较为稳定的频率波动,波动幅值近似以指数规律迅速衰减。从第二个波峰开始,压力波可以用有阻尼的振动方程近似表示;波动频率随流场欧拉数的增大而增大,与欧拉数的倒数近似成线性关系,可为飞行器的水下发射设计提供参考。

潜射模拟弹筒口压力场仿真

基于含相变VOF模型和动网格技术并采用三维对称模型对潜射模拟弹筒口压力场特性进行了仿真分析,获取了3种不同出口速度条件下的筒口气泡脉动规律、作用在筒盖上的压强变化特性以及筒盖上的受载力矩时程,对比分析了水的可压缩性和工质气体初温对筒盖受载以及受载脉动脉宽的影响。结果表明,仿真与测试数据吻合较好,工质气体的初始温度对筒盖受载脉宽影响较大,水的可压缩性对仿真结果也有不容忽视的影响。可为筒盖系统受载分析以及筒盖系统设计提供参考。

水下航行体垂直发射筒口压力场L/E耦合数值模拟

采用Lagrange结构网格和Euler流场网格(L/E)耦合的数值仿真方法,对潜射航行器出筒后筒口压力场进行三维数值仿真分析。计算模型考虑海水的横向来流和航行体出筒过程对筒口气泡脉动的影响。仿真计算获得了筒口压力场气泡脉动主要特征,试验与计算的2个主要压力波峰曲线形状基本一致。通过对比计算表明,考虑横向流作用可以有效减少筒口压力场计算偏差。本文的计算方法及结论可为发射筒口压力场分析提供有益指导。

一筒多航行体水下连续发射数值仿真研究

一筒多航行体水下连续垂直发射过程中,内置发射邻筒之间溢出的燃气与水交互形成复杂形态燃气泡,而燃气泡的膨胀-收缩特性会对水下连续发射流场产生影响。为了研究航行体连续发射过程中筒口压力场及其对弹体流体载荷特性影响变化规律,利用VOF多相流模型和用户自定义函数控制的动网格技术,取发射间隔为2 s,两发航行体连续发射过程进行数值模拟。仿真结果表明,首发航行体离筒后,经历1 s时间历程,筒口压力场的脉动明显减弱,次发航行体离筒后,筒口流场呈现明显的非对称分布;首发航行体离筒形成的筒口气泡为后续航行体发射通道上创造气幕环境,使得次发航行体轴向载荷Fx减小,以及对筒口的相邻设备亦起到了降载效果,但筒口气泡的不对称发展导致了航行受到的偏转力与偏转力矩出现剧烈震荡,从而将影响航行体初始弹道。该研究结果可以为一筒多航行体水下发射方案论证提供参考。

潜射模拟弹筒盖系统柔性支撑受载特性仿真

基于无相变VOF模型和动网格技术并采用三维对称模型对潜射模拟弹筒口压力场及其对筒盖系统的影响特性进行了建模仿真,对比分析了筒盖系统的刚性支撑、柔性支撑以及自由铰支等支撑状态的仿真数据,获取了筒口压力场的气泡脉动特性、筒盖及其支撑环节的受载特性和筒盖的运动规律;结果表明柔性支撑只对正压峰期间的筒盖及其支撑环节具有明显的降载效果,而在负压峰期间反而会恶化筒盖及其支撑环节的受载,这与实验结果吻合;自由铰支状态则具有极佳的降载效果。该结果对于指导筒盖系统降载方案的设计和实施具有重要指导意义。

一种筒盖系统载荷计算方法

水下发射导弹时,筒口压力场是发射装置筒盖系统的主要外负荷,关系着筒盖的安全,因此计算筒盖上的最大载荷及力矩显得尤为重要。本文利用某型产品11发试验的实测数据,结合前期筒口压力场的研究成果,运用最小二乘法给出了计算筒盖最大载荷及最大载荷力矩的经验公式,能在导弹发射前一定程度上预示某型筒盖受到的最大载荷及最大载荷力矩。

潜射模拟弹筒盖系统柔性支撑降载技术

提出了筒盖系统带空行程的柔性支撑降载方案,基于含相变VOF模型和动网格技术并采用三维对称模型对潜射模拟弹筒口压力场及其对筒盖系统的影响特性进行了建模仿真,对比分析了9种不同空行程组合的仿真数据,获取了筒口压力场的气泡脉动特性、筒盖及其支撑环节的受载特性和筒盖的运动规律,验证了带空行程柔性支撑方案的可行性,同时也得到了便于工程实施的行程组合参数。该结果对于指导筒盖系统降载方案的设计和实施具有重要指导意义。

某型导弹发射装置筒盖系统降载技术研究

通过分析筒盖系统模态和筒口压力场规律,得出筒盖系统最大载荷是由耦合共振引起的结论。根据该结论,提出了在筒盖锁定器与其连接支撑之间增加阻尼器的降载方案。经理论分析,该方案可大大降低筒盖系统在筒口压力场作用下的最大载荷。