枪炮内弹道计算通用软件设计(2)
1．1 选题背景及意义
1.1.1 内弹道研究方法 内弹道学所研究的膛内射击现象，具有非定常、非均匀性和瞬时性的特征，因此给内弹道研究带来很大的困难。射击现象是复杂的，但也是可以认识的。和其他自然科学一样，主要是通过理论分析、数值模拟和实验研究等手段，以掌握射击过程的物理化学本质，找出其内在的规律，达到认识和控制射击现象的目的。 a）理论分析，通过对射击过程中各种现象的分析，认识其物理实质和相互之间的关系。抓住影响射击过程的主要因素，忽略获暂不考虑某些次要因素，源]自=优尔-·论~文"网·www.youerw.com/ 给出反映射击过程的物理模型。在根据流体力学、热力学、传热学、化学及数学等基础学科构造出数学模型。也就是建立起描述膛内射击过程的内弹道基本方程。 b）数值模拟，在建立起内弹道基本方程的基础上，可以根据射击过程的初始条件和内膛结构的边界条件进行数值模拟。在经典内弹道学范畴内，主要是求解常微分方程的初值问题。对于现代内弹道学范畴，主要是求解一阶拟线性偏微分方程组。除一些简化后的内弹道方程组可进行分析解以外，一般情况下，内弹道解要借助电子计算机为主要工具，采用数值计算方法对内弹道过程进行数值计算和模拟。 c）实验研究，它是内弹道学的一个重要组成部分，也是检验内弹道理论和数值模拟的根本依据。 理论分析、数值模拟和实验研究三者之间是相辅相成的，它们之间互相促进和依赖。理论分析不能脱离实验和数值分析，但可给实验研究和数值模拟提供研究基础和理论上的指导。而数值模拟也不同于纯理论分析，它主要依靠一些简单的、线性化的问题所给出的严格的数学分析，以及依靠推理、物理直观和实验结果来进行数值模拟的，并以实验结果作为数值模拟成功与否的判据。它与实验研究相比，具有省时、经济的优点。能在实验条件难以控制的情况下，通过数值模拟得到预测结果。但数值模拟不能代替实验和理论分析，它必须以特定的分析或实验数据作为验证标准。因此，这三种研究手段既有区别又相互补充，有各自的适用范围。[1]
1.1.2 内弹道解法概述 内弹道过程是属于变质量变容积的热力学过程，同时发生着质量、动量、能量及燃气状态的变化，形成了前面各章所述的种种现象。因此内弹道模型也就是以过程中的质量变化、动量变化、能量及状态变化所遵循的方程而组成的联立方程组。模型的正确性则是各方程正确性的综合体现。经典内弹道模型的建立和已应用百多年的历史，先后出现过多种形式的模型。但是由于射击现象的复杂和人们对之认识的有限，所有模型都是建立在一定假设的基础上，都有一定的近似性。而这种近似性又必须通过弹道实验的检验和修正才能使模型具有实用意义。因此迄今所有内弹道模型都属于半经验性模型。 经典内弹道模型是一组常微分方程组，要经过一定的数学过程才能求解。在应用电子计算机技术以前的年代，为避免繁重的计算，有些数学模型有目的地作出简化处理，以便能得到分析解。此外，为了适应日常弹道计算的需要，应用相似理论作出一系列的数值解，编制成弹道表，根据已知火炮弹药系统的有关数据，从表中可直接查找到相应的弹道解。内弹道模型的这些解法分别称为数值解法、分析解法及表解法。它们在历史上都曾发挥过重要的作用。文献综述现在随着电子计算机技术的发展，应用计算机程序编码直接进行模型的计算非常方便。不过还不能完全代替解析法所导出的公式，尽管是简化条件下的分析解公式，直接将弹道量与火炮弹药系统原始参量连结起来，对学习和分析仍有重要意义。至于弹道表对日常的弹道计算的作用和意义目前还未完全被计算机所取代。
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