再生式液体炮点火过程的数值模拟(3)
时间:2017-06-08 22:55 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
5) 液体发射药容易实现操作自动化。液体发射药装填可以由专门供给管道罐装，弹药分别供输，改善了原定装式弹药供弹系统结构庞大、复杂、供弹速度慢的问题，增强火炮快速反应能力。液体发射药可以直接注入火炮，自动装填机构变得更加简易，能进一步提高射速。 总之，开展RLPG的研究与其它新概念武器相比，具有更大的发展优势，具有更广阔的应用前景，离工程实际应用距离更近，因此再生式液体发射药火炮的研究对增强国防力量具有重要意义。 1.2国内外研究状况 1.3本文的主要工作 本论文主要完成了以下几方面的工作： 1）研究了液体发射药火炮和液体发射药的国内外发展概况。查阅了相关文献，了解了液体发射药火炮的发展历程，各国取得的阶段性进展，及液体发射药火炮的重点方面分类总结。回顾了五优尔十年来各国对液体发射药深入研究的历史情况，并介绍了液体发射药的分类和物理化学性质，以及概括了现代火炮对液体发射药提出的新要求。 2）建立了RTLG点火过程的物理、数学模型。以RLPG为工程背景，在前人研究的基础上研究了再生式液体炮的点火过程，将点火过程划分为三个阶段，对点火过程的物理条件进行了简化假设，即点火过程的物理模型。根据物理过程的规律，对三个不同阶段建立了三组相应的数学方程组，即液体发射药火炮的点火过程的数学模型。 4）设计了液体发射药火炮内弹道数值模拟软件。为了满足内弹道性能研究的需要，根据所建立的物理、数学模型，使用visual basic 6.0程序语言设计了点火过程的数值模拟软件，应用四阶龙格-库塔法解算点火过程的数学模型。数值模拟软件主要从结构设计和界面设计两方面完成，可大体分为火炮构造诸元参数模块、火药选择模块、计算并绘图模块。使用该软件模拟了再生式液体炮点火过程简化模型。 5）数值模拟结果与已知实验的对比。将数值模拟结果，与同参数条件下的实验结果相对比，以验证所建立的点火过程物理数学模型的正确性，及所设计数值模拟软件的实用性。 2 RLPG点火过程的理论模型 对再生式液体炮点火过程的理论模型研究，主要从物理模型、数学模型两个方面进行。下面依次介绍RLPG点火过程的特点、RLPG点火过程的物理模型、RLPG点火过程的数学模型。 2.1 RLPG点火过程的特点 在RLPG模拟装置的贮液室中灌装模拟液体工质(酒精或煤油、轻机油)，弹丸固定不动。RLPG点火、喷射过程可简述如下：点火器经电击发后，先引燃硝化棉，随后点燃4/7火药，产生的火药气体使点火室的压力升高，当达到破膜压力时，铜膜片破裂，火药气体迅速喷入燃烧室，使燃烧室压力逐渐升高。当达到活塞启动压力后，活塞后退压缩贮液室中的模拟工质，使之从环形间隙喷射到燃烧室。随着火药气体的喷入，活塞继续后退，喷射出的液体在燃烧室里雾化、吸热，由于密闭空间缺氧，故燃烧室压力始终低于弹丸启动压力，这一物理过程于活塞运动到位结束。由于点火压力的冲击作用，一般在贮液室和燃烧室中会形成压力振荡，它有可能在RLPG射击过程中被放大，易于出现回火。采用在活塞杆后端加液压阻尼的方法，来降低点火压力对活塞的冲击效应，通过调整阻尼腔孔径大小、液体粘度，可实现一个稳定的点火、喷射过程。通过调整点火器的装药量、膜片厚度以及RLPG初始燃烧室大小，使燃烧室压力在3～5ms内上升到15～20MPa，以实现可靠的点火[11-13]。 再生式液体炮的内弹道循环过程是一个极其复杂的物理化学过程。液体发射药先由贮液室喷射到燃烧室，然后点火、燃烧，产生的高温高压燃气推动弹丸运动，因此再生式液体炮的内弹道过程利用数值方法进行数值模拟研究十分重要。 (责任编辑：qin) |