1。2 国外发展历程

1。3 国内外研究现状

1。4 本文的主要工作

    本文以整装式液体火炮的内弹道过程为工程背景，考虑到整装式发射炮目前发展所遇到的瓶颈问题，对整装式发射药的燃烧过程展开研究，通过采用阶梯渐扩型的燃烧室结构以及调整合理的入射压力和入射结构等方案，以试图对液体药的燃烧过程的稳定性予以一定的控制，并探索影响其不稳定燃烧的因素和解决办法，以此对液体药的燃烧机理得以进一步的认识。本文拟从如下几个方面逐步开展研究工作：

（1）单股燃气射流在液体工质中扩展过程的实验

    本文将单股燃气射流与液体相互作用的过程从整装式液体炮的内弹道过程中提取出来，不考虑燃气射流的生成，即初始时刻的点火过程，搭建便于观察到射流扩展形态的实验平台，并用高速录像机记录下来。通过计算机复现燃气射流与液体的相互作用过程，包括泰勒空腔的形成，气液相互湍流掺混，空腔的发展过程等，以此来探讨采用阶梯渐扩型燃烧室对于控制整装式不稳定燃烧是否有显著作用。论文网

（2）射流扩展过程的数值模拟

    应用Gambit软件，建立与实验装置一致的二维轴对称燃烧室模型。导入到FLUENT软件后，通过给定入口边界一定的初始条件和边界条件，来模拟火药燃烧生成的高温高压燃气射流。给定流体粘性不可压物性，采用湍流模型和VOF多相流模型，模拟出单股燃气射流在设定的液体中扩展的一系列进程，计算时预存好特殊时刻的相关数据。计算结束后，从FLUENT软件中读取相应数据到Tecplot后处理软件，来得到相应时刻的气液相图，压力图和流线图等。同时，为了验证模型是否可行，将得到的结果与之前所做的扩展实验图像进行比对，使对模型的讨论具有实用意义。

（3）探索不同的入射条件对射流扩展的影响

    要想更有效的改善液体药的不稳定燃烧过程，不仅要采用合理的燃烧室结构，如阶梯燃烧室，同时要寻求适当的喷射条件，使控制效果最大化。不同的喷射压力和不同的喷孔直径便是能有效改变入射条件的两种方案。利用已经验证过的数值模型，通过改变破膜压力或喷孔直径，以得到不同的模拟工况，将不同工况下的轴向扩展速度予以对比，讨论不同情况下两种不稳定效应的作用效果，来得出不同喷射条件对气液相互作用的影响的实验结论。

    本文就是基于以上三个方面对整装式液体药与燃气相互作用的过程进行研究，实验与理论相结合，逐层深入的对控制液体药的不稳定扩展机理展开探索，以此得到改善整装式内弹道过程的方法。

2 燃气射流与液体工质相互作用的实验研究

2。1 引言

    为了探索整装式液体炮的复杂内弹道燃烧，改善其不稳定燃烧的特性，构建单独的观测实验平台，通过一定的实验装置，获取气液相互作用过程的一系列照片。对各个特定时刻的照片进行对比分析，讨论泰勒空腔的形成及发展过程，并对影响其扩展形态的不稳定效应予以一定的讨论。

2。2 实验装置及原理

    实验装置如图2。1所示，其主要组成部分有高速录像机，光源，计算机，射流观察室和高压燃烧室。其中射流观察室是用来模拟燃烧室结构的，整体结构为圆柱形，外部是用透明的有机玻璃制成的，以便于观测扩展形态，内部是三级阶梯状的结构，其中充满液体工质，在这里一般选择水作为模拟工质来模拟液体发射药，因为其物理特性与液体发射药特性较为相似，且物理特性容易获取。高压燃烧室连接于该观察室的底部，连接处装有一个喷嘴，点火药在该燃烧室中燃烧以生成一定强度的单股火药燃气射流，并通过此喷嘴射入观察室，同时为了防止射流观察室内的液体反流入高压燃烧室内，一般会在喷嘴前端装有一紫铜膜片。高速录像机的主要职能就是，记录喷入射流观察室的单股燃气射流与液体相互作用的扩展过程，同时，录像机与计算机相连，将记录下的一系列图片保存在计算机中，以便实验结束后随时取用。而在射流观察室的背面放置一个光源则是为了保证获取的图像更清晰可用。实验时，将观察室垂直放置，使高温高压燃气通过喷嘴向上射入观察室，以此来消除重力对整个实验的影响，获得最符合实际情况的气体射流扩展形态。