但科学家们发现，由于高压燃气射流通过喷嘴高速射流进液体工质中，在充液室内形成 Taylor空腔，在射流头部形成 Taylor不稳定，在Taylor空腔的周围边界上由于是气液混合，相互作用会导致Kelvin-helmholtz不稳定。在气液交界面上，两种不稳定性的存在会产生随机性，在此过程中液体工质还会以液滴液块的形式被卷吸到 Taylor空腔中并燃烧，这些因素都造成燃烧过程的不稳定。 很明显其燃烧过程并不简单而且不好把握，而且波动造成边界上气液交相混合更加充分，增大了燃烧面积，从而使不稳定现象更加严重。

因此，尽管液体炮发射技术从提出到目前为止，已经有相当一段长的时间，但和之前相比，仍然没有多少实质性的进步。长久以来，阻碍这项技术向前发展的绊脚石就是其内部相当不稳定的燃烧过程。

正是由于这种不稳定现象的存在且难以掌握，使得对于整装式液体炮的研究及探讨遇到了瓶颈。想方设法控制其内部稳定成为了前所未有的挑战。

（a）整装式                           （b）再生式

图1。1  液体炮的结构原理示意图

科学家们不惧困难，越是问题棘手，就越是在这一技术上花费大量的时间和精力。做过成千上万的实验和模拟研究来探讨整装式液体炮的燃烧不稳定机理，也做过很多假设来寻找解决和控制不稳定的方法。 

国内外学者们都围绕这一问题开展了许许多多的项目和实验。根据这些基础性的研究，根据流动和燃烧理论，科学家们得出提高燃烧稳定性大致可以从三个方面来考虑：液体炮燃烧观察室的边界形状、燃气入射时的压力和能量以及燃烧室内流体的物化性质。因此，Adams研究探讨了燃烧室设置成锥形的可行性，Bracuti等[5]则尝试了阶梯形的燃烧室，Despirito[4]和国内的学者余永刚[6-10]探讨了边界形状为阶梯型的充液室对燃烧稳定性的影响。这些科学家探讨出来的一些基础性结果对整装式液体炮后来的实验研究有着重要的作用，也发现了边界条件的改变对控制稳定性的重要性。下面，本文就来详述一下整装式液体炮的发展现状。论文网

1。2  国内外发展现状

1。2。1  国外液体发射药火炮技术的发展

1。2。2  国外对整装式液体炮发射机理的认识及燃烧稳定性控制方法进展

1。2。3  国内的液体炮技术的发展现状

1。3  本文研究内容

本文在齐丽婷等研究的基础上，以边界约束条件为切入点，从流动不稳定的角度开展药室边界形状对液体工质中的燃气射流扩展稳定性影响的研究，建立射流扩展过程观测实验系统和二维轴对称湍流两相流模型，对燃气射流在不同形状充液腔体中的扩展特点进行探讨。本文主要研究对三级阶梯渐扩型、四级阶梯渐扩型以及在渐扩比不同的药室形状条件下的燃气射流扩展稳定性影响。

在前人所做探讨的基础上，建立高压燃气在液体工质中扩展的二维轴对称湍流模型，采用FLUENT数值模拟软件对非稳态气体射流与液体工质相互作用的过程模拟，从而获得气体射流场等压线分布图，根据等压线和轴向速度分布图分析边界形状对射流扩展特性的影响。

2  燃气射流在三级阶梯渐扩型观察室中扩展过程的数值模拟有效性分析

2。1  引言

为了获得整装式液体炮内燃气射流扩展状况，气液混合的相互作用过程，本章介绍燃气射流在三级阶梯渐扩形观察室内扩展的过程。从前文的综述中可以知道，阶梯渐扩形边界对提高稳定性有极大的帮助，所以本章就通过建立二维轴对称湍流的数学物理模型来模拟三级阶梯渐扩形充液室内燃气射流的扩展。因为这个过程难以控制，所以在模拟时设置边界条件和操作环境，以至前期建立模型网格划分，都是经过严格设定和推敲的。