新型车载同心筒流场机理与热环境研究

针对路基车载同心筒自力发射系统热环境评估与改善的问题,基于雷诺平均方程及二阶AUSM格式,依托弹性变形和域动分层结合的动网格技术,对不同结构的同心筒二维轴对称流场进行了非定常数值计算,分析了不同结构条件对流场机理及热环境特性的影响,列举了传统优化同心筒自力发射方案;提出了一种适宜路基发射环境的新型同心筒概念。对比的动态数值结果表明,和传统优化方案相比,该新型同心筒大大降低了导弹周围气体的温度,有力改善了高温燃气流进入内筒的"倒吸效应";倒吸进入内筒的低温气体对导弹起到了很好的气冷保护作用;低温气体和燃气混合,改善了外筒的热环境。

新型同心筒自力发射热环境优化设计

针对新型路基同心筒自力发射热环境评估与优化设计问题,依托弹性变形和域动分层结合的动网格技术,求解了二维轴对称N-S方程,分析了"中段导流"同心筒动态热环境特性,确定了热环境评价指标;通过建立以优化拉丁超立方实验设计和四阶响应面为理论基础的近似数学模型,解决了CFD自动建模困难、直接寻优计算量大的难点;利用多岛遗传和梯度优化算法搭建组合优化策略平台,克服了流场在不同热结构条件下的强非线性问题,并构建了支持近似数学模型的热环境优化构架。对比数值结果表明,倒吸进入内筒的低温气体有力改善了同心筒热环境;建立的近似数学模型精度较高,满足工程需求;优化后,热环境特性发生良性变化,导弹总体热环境得到显著改善。

同心筒自力发射燃气排导优化设计

文中采用数值模拟的方法,对影响同心筒自力发射排气效果的几个主要因素进行分析,并提出优化设计方案。研究结果表明:合适的内外筒间隙是燃气流排导的关键;利用发射筒底部的内筒收缩段可以有效改善燃气排导效果;采用发射筒头部导流结构可以有效改善抽吸作用对导弹发射环境的影响。

气泡弹性对同心筒水下发射影响研究

潜射导弹自同心筒装置发射过程中在筒口处会形成燃气泡,由于气泡在水下的弹性效应,水气耦合作用导致气泡周期性地膨胀压缩,会对导弹弹道参数、受载特性产生一定影响。以CFD为技术手段,建立了导弹水下发射动态仿真模型,通过数值模拟获得了发射过程中多相流场、导弹弹道参数及受力的时间历程曲线,分析了气体弹性效应对参数变化的影响;并针对发射深度及其发射艇速对气泡弹性效应的影响进行了仿真分析,给出了其影响规律。仿真方法和结果对工程研究有一定参考价值。

同心筒发射潜载导弹过程数值研究

研究了潜载导弹水下垂直发射过程中同心筒内外流场的复杂多相流动问题。采用M IXTURE多相流模型,结合考虑水汽化的气穴模型,运用有限体积法(FVM)和SIMPLE算法,求解燃气、水、蒸汽多相的N-S方程和Standardkε-湍流模型。运用动网格技术和滑移网格技术,实现了导弹出筒过程中弹体运动与多相流场的耦合求解。计算结果揭示了潜射导弹水下垂直发射过程中同心筒内外复杂多相流动的演化、流场结构和流体动力特性。

新型优化同心筒自力发射流场机理与降温效果

针对同心筒自力发射结构优化与热环境改善的问题,基于雷诺平均方程及轴对称N-S方程,依托弹性变形和网格再生成方法结合的动网格技术,对3种不同结构形式同心筒发射装置的二维轴对称流场进行了非定常数值计算,得到了不同结构条件下动态的流场机理及导弹热环境特性。计算结果显示:导流器方案能实现燃气流迅速顺利排导;筒底收缩段设计能有效遮挡反溅燃气流;筒口导流板结构较好抑制了内筒的"倒吸效应",确保导弹和内筒的热安全;揭示了优化同心筒的流场结构与降温机理,可为相关研究提供参考。

新型变截面同心筒发射装置及其热环境气动原理研究

为了更好地改善同心筒导弹垂直发射装置工作时导弹所面临的热环境,分析了影响筒口处燃气温度的因素和出口燃气温度降低过程中的气体动力学原理,并首次从能量守恒的角度分析了以前科研人员在降低出口燃气温度方面所做的研究工作,解释了各种降温方案的原理。还提出了一种变截面同心筒的设计方案,即将同心筒内外筒的间隙设计成收缩-扩张形状(类似于拉瓦尔喷管),利用此变截面同心筒对气流的加速作用来提高燃气的出流速度,以达到降低高温燃气温度的目的。文中用FLUENT对设计结构进行了二维数值模拟,验证了可行性,显示出此方案可在一定程度上改善导弹工作时的热环境。

新型路基同心筒热冲击机理与热环境影响因子

针对新型同心筒自力发射高速热冲击载荷下热环境评估与影响因子决策问题,结合弹性变形和域动分层结合的动网格技术,求解了二维轴对称Navier-Stokes方程,分析了新型路基同心筒流场机理与热冲击特性,并确定了热环境评价指标;通过建立以优化拉丁超立方试验设计和径向基神经网络为理论基础的近似数学模型,解决了CFD自动建模困难、计算量大的难点;结合径向基神经网络训练方法,对导弹热环境的影响因子进行了智能决策研究。分析表明:倒吸进入新型同心筒内筒的低温气体有力改善了同心筒热环境;建立的近似模型精度较高,满足工程需求;对导弹热环境的影响因子从大到小依次为筒底导流板直径、筒底导流板长度、导流器高度;为导弹热环境多学科优化设计提供参考。

新型舰载同心筒发射过程流场研究

采用同心筒垂直发射装置,内外筒要保证足够的间隙尺寸用来排导燃气,目前舰载发射均采用通垂方式,势必使得内筒尺寸较小,从而导弹的直径也就较小,不利于发挥弹道导弹的优势。在此基础上提出将传统的外筒设计为一方形结构,在与相同尺寸的通垂架相连接的前提下,增加了内外筒之间燃气排导空间,降低发射过程中导弹表面的温度。计算中使用三维动网格更新方法对同心筒发射过程进行了计算研究,网格更新方法采用域动分层法。结果表明,导弹运动位移曲线与试验符合较好,新型同心筒方案使得整个发射过程中导弹表面的温度均明显降低。

同心筒发射装置燃气射流流场非定常数值模拟

文中针对三种不同内、外筒间隙的同心筒发射装置,对其发射过程中发射筒内的燃气射流流场进行了非定常数值模拟。通过对三种数值计算结果的对比,分析了不同内、外筒间隙对发射筒内燃气射流流场的影响。在数值模拟的过程中采用了最新的动网格技术,采用的紊流模型为 k-ε二次方程模型方程。

同心筒发射的集中参数模型及应用

导弹在同心筒结构中的发射涉及复杂的燃气流动和多种载荷共同作用。为了从理论上分析发射筒结构、发动机参数等设计变量与发射弹道特性之间的关联关系,对同心筒结构中的燃气流动特征进行了深入分析。在此基础上,结合燃气流动各区域的典型特征、气体流动基本方程、弹体动力学方程和水下气泡运动方程,建立可用于大气和水下环境的同心筒发射数值分析集中参数模型。利用该模型进行的示例分析表明,集中参数模型反映了同心筒发射过程中的燃气流动特性,能便捷方便地分析多种设计参数与发射弹道之间的相互关系,可为同心筒发射装置的方案设计和理论分析提供依据。

三种典型同心筒热发射流场及载荷特性对比研究

针对3种同心筒系统发射过程的流场与载荷特性的评估问题,基于N-S方程及压力基耦合格式,结合域动分层动网格技术,进行了二维轴对称流场的非定常数值计算,分析了各方案发射过程中流动及导弹载荷特性。结果表明:和传统发射方案相比,本文中的中段导流同心筒减弱了发射初期燃气流的“引射效应”,规避了发射后期高温旁泄流的“倒吸效应”,改善了导弹热环境,增大了导弹加速度,缩短了出筒时间,提高了出筒速度,整体上提升了同心筒发射技战术指标。

湿式同心筒自力垂直热发射技术降温效果研究

为解决同心筒垂直热发射装置的导弹在发射过程中承受温度过高的问题,提出一种在同心筒底部设置水室的湿式发射方式,在发射时或发射前一段时间往水室注入液态水,发射时通过水室中的液态水汽化吸热来降低导弹表面的温度.计算中考虑了水的汽化效应,采用Mixture两相流计算模型求解气液两相流场,网格更新方法采用域动分层法,对不同加水量的湿式发射装置的导弹发射过程进行了数值计算.将15kg加水量的计算结果与标准和引射同心筒进行了对比.结果表明,加水量为15kg时,在整个运动过程中导弹表面温度均较低,湿式同心筒能明显降低发射时导弹及发射装置表面的温度.

同心筒发射装置燃气排导的气体动力学原理分析

通过同心筒发射装置燃气排导的流场分析,提出了同心筒气体动力学过程的简化模型,分析了燃气从发动机喷管流出后分别经历一个的变截面和摩擦管流的过程,并对一个具体的同心筒发射装置的流场进行了数值模拟,验证了所提出的简化气体动力学原理模型的正确性.然后根据原理分析,总结出了几个同心筒结构优化设计中需要考虑的参数,解释了这些设计参数的作用原理,使同心筒的优化设计有了初步的理论指导和优化方向,并根据基本原理给出了一种快速估算最小狭缝宽度和平均附加弹射力的方法.

新型车载同心筒复燃机理与热环境研究

针对新型车载同心筒自力发射系统热环境评估的问题,基于二阶AUSM格式,依托弹性变形和域动分层结合的动网格技术,采用H2-CO-HCL反应体系17步基元反应的化学反应动力学模型,求解了动态的轴对称复燃流场。数值结果表明,导弹启动之前,内筒出现了燃气向上运动的"引射效应",燃气和内筒空气发生复燃现象;导弹启动后期,内筒出现了富氧气体倒吸进入内筒的"倒吸效应",加剧了内外筒的化学反应;化学反应流的温度比单组份流高800K左右。

基于k-ω SST模型的同心筒发射装置流场数值模拟

围绕同心筒发射装置流场数值模拟及结构优化展开研究,流场数值模拟基于轴对称Navier-Stokes(N-S)方程、k-ω shear stress transfer(SST)湍流模型,并运用域动分层动网格方法,以同心筒初始方案为参照,研究了同心筒发射过程的动态流场,在此基础上,分别对内筒收敛段的收敛角度以及筒口扩张段的扩张角度进行了优化研究,研究结果表明:内筒收敛段使得燃气排导更为通畅,筒内的热环境有所改善,并且内筒收敛段起到了一定的防喷作用,收敛角越大,筒底热环境越好;筒口扩张段对发射过程动态流场也有明显影响,收敛角为15°,扩张角为20°时,导弹从开始发射到完全出筒过程中热环境最为良好。