旋转炮弹计转数定距引信弹道和试验环境研究
发布时间：2022-02-24 10:39
为了给某中大口径坦克炮前向增强型旋转稳定杀爆弹定距空炸弹底引信设计提供参考,利用空气动力学理论研究了该坦克炮弹丸外弹道自转角速度衰减规律；利用流体力学软件Fluent仿真研究了马赫数、转速和攻角对弹丸极阻尼力矩系数的影响,将极阻尼力矩系数进行非线性拟合,代入外弹道转速微分方程组进行解算,得到转速变化规律,将其结果与理论计算结果对比并通过靶场试验验证；利用传热学理论中的非稳态导热计算方法及热-结构耦合分析方法研究了膛内高温高压燃气对弹底引信底部零件的影响；利用弹性力学理论分析了锤击试验机锤击过程冲击特性,利用ANSYS /LS-DYNA软件模拟了不同质量的测试产品在不同齿数锤击状态下所受的冲击过载。通过建立弹丸外弹道自转角速度衰减规律数学模型,用MATLAB编制计算弹丸外弹道转速衰减规律的通用程序,得到了所研究坦克炮旋转弹丸外弹道自转角速度衰减规律。理论分析和4种经验公式得到的数值基本一致,说明结果可信,可用于引信分析和设计。根据Fluent仿真分析结果可知,当弹丸速度大于1.5 Ma时,弹丸速度和攻角越大,极阻尼力矩系数越小,弹丸转速越高,极阻尼力矩系数越大。攻角是导致弹丸极阻尼力矩系...
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 前向增强型杀爆弹简介
1.3 本课题所依托项目简介
1.4 国内外研究现状
1.4.1 计转数定距弹丸转速变化规律研究现状
1.4.2 来流速度、转速和攻角对旋转弹丸空气动力学参数影响研究现状
1.4.3 火炮膛内高温高压燃气对弹底引信的影响研究现状
1.4.4 锤击试验机冲击特性研究现状
1.5 本文研究内容
2 旋转弹转速衰减规律分析与计算
2.1 引言
2.2 旋转弹丸外弹道自转角速度衰减经验公式
2.2.1 斯列斯金公式
2.2.2 柔格里公式
2.2.3 指数公式
2.2.4 幂函数公式
2.3 旋转弹丸外弹道自转角速度衰减规律数学模型
2.3.1 基本假设
2.3.2 旋转弹丸表面摩擦应力
2.3.3 旋转弹丸圆台部产生的表面摩擦力矩
2.3.4 旋转弹丸尖拱部产生的表面摩擦力矩
2.3.5 旋转弹丸圆柱部产生的表面摩擦力矩
2.3.6 旋转弹丸弹带部产生的阻力矩
2.3.7 旋转弹丸外弹道转动方程
2.4 旋转弹丸外弹道自转角速度衰减规律数值仿真
2.4.1 弹丸外弹道自转角速度衰减规律仿真模型
2.4.2 数值仿真结果
2.5 本章小结
3 旋转弹丸气动力特性仿真和试验研究
3.1 引言
3.2 空气动力学仿真理论和应用
3.2.1 流体力学控制方程
3.2.2 多重参考系简介
3.3 仿真建模和计算条件
3.3.1 模型建立与网格划分
3.3.2 边界条件
3.4 来流速度、转速和攻角对极阻尼力矩系数的影响
3.4.1 来流速度和转速对极阻尼力矩系数的影响
3.4.2 攻角对极阻尼力矩系数的影响
3.5 用极阻尼力矩系数拟合解析式数值解算外弹道诸元
3.5.1 旋转弹丸外弹道转速衰减规律微分方程组
3.5.2 弹丸外弹道极阻尼力矩系数非线性拟合
3.5.3 外弹道数值计算
3.6 旋转弹丸外弹道计转数炸点精度试验
3.7 本章小结
4 弹底引信底部零件膛内热-结构耦合分析
4.1 引言
4.2 传热学理论基础
4.2.1 基本传热方式
4.2.2 稳态热分析
4.2.3 瞬态热分析
4.3 耦合场分析简介
4.4 热-结构耦合公式推导
4.4.1 哈密顿原理
4.4.2 热流势最小作用量原理
4.5 弹底引信底部零件对流传热分析理论
4.5.1 表面传热系数数学模型
4.5.2 导热数学模型
4.5.3 理论计算结果
4.6 弹底引信底部零件热-结构耦合仿真分析
4.6.1 建模与网格划分
4.6.2 温度场分析
4.6.3 结构场分析
4.7 本章小结
5 发射环境实验室试验模拟方法的理论和仿真研究
5.1 引言
5.2 锤击试验装置及原理
5.3 锤击试验机碰撞时间和冲击加速度理论计算
5.3.1 锤击试验机回转系统对机轴轴心的转动惯量
5.3.2 击锤以不同齿数打击铁砧时的角速度
5.3.3 碰撞时间的理论计算
5.3.4 冲击加速度峰值的理论计算
5.3.5 理论计算结果
5.4 仿真分析
5.4.1 有限元软件简介
5.4.2 仿真模型前处理
5.4.3 模型求解与结果分析
5.5 结论
6 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 研究结论
6.3 本文创新点
6.4 需要进一步探讨的问题
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转弹体及减旋片滚转阻尼数值模拟[J]. 赵养正,蒋胜矩,党明利,朱中根. 兵工学报. 2015(07)
[2]膛线沟槽对小口径弹体流场的影响分析[J]. 赵缧,董富强. 弹箭与制导学报. 2015(02)
[3]前向增强杀伤榴弹对人员目标杀伤威力分析[J]. 李超,李向东,陈志斌,李强. 兵工学报. 2014(07)
[4]基于fluent的弹丸外流场仿真计算[J]. 姜波,齐杏林,贾波,赵志宁. 计算机仿真. 2014(03)
[5]弹底引信底部零件膛内热-结构耦合特性[J]. 何君道,闻泉,荣竹,王雨时,杜跃飞. 探测与控制学报. 2013(06)
[6]高速旋转弹丸马格努斯效应数值研究[J]. 雷娟棉,李田田,黄灿. 兵工学报. 2013(06)
[7]Thermal-Structural Coupled Analysis of ITER Torus Cryo-Pump Housing[J]. 王松可,宋云涛,谢韩,雷明准. Plasma Science and Technology. 2012(11)
[8]发射药的火焰燃烧温度计算与测定分析[J]. 廖静林,江劲勇,路桂娥,常文平,翟宏昌. 含能材料. 2011(01)
[9]超声速复杂流动中湍流模型的性能评估[J]. 赵瑞,阎超. 北京航空航天大学学报. 2011(02)
[10]某速射火炮身管系统传热特性的数值仿真研究[J]. 吴永海,徐诚,陆昌龙,李峰. 系统仿真学报. 2007(19)
硕士论文
[1]高过载宽脉冲空气击锤设计及试验技术研究[D]. 门士滢.南京理工大学 2014
[2]弹丸发射和着靶的过载特性及模拟试验方法研究[D]. 李石磊.南京理工大学 2008
[3]外弹道初始段引信力学环境分析[D]. 冯彦哲.南京理工大学 2008
[4]某计转数定距空炸榴弹外弹道系统仿真[D]. 武波涌.南京理工大学 2008
[5]液化天然气储罐热分析及固体复合材料导热系数实验研究[D]. 陈晓燕.上海交通大学 2007
本文编号：3642554
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 前向增强型杀爆弹简介
1.3 本课题所依托项目简介
1.4 国内外研究现状
1.4.1 计转数定距弹丸转速变化规律研究现状
1.4.2 来流速度、转速和攻角对旋转弹丸空气动力学参数影响研究现状
1.4.3 火炮膛内高温高压燃气对弹底引信的影响研究现状
1.4.4 锤击试验机冲击特性研究现状
1.5 本文研究内容
2 旋转弹转速衰减规律分析与计算
2.1 引言
2.2 旋转弹丸外弹道自转角速度衰减经验公式
2.2.1 斯列斯金公式
2.2.2 柔格里公式
2.2.3 指数公式
2.2.4 幂函数公式
2.3 旋转弹丸外弹道自转角速度衰减规律数学模型
2.3.1 基本假设
2.3.2 旋转弹丸表面摩擦应力
2.3.3 旋转弹丸圆台部产生的表面摩擦力矩
2.3.4 旋转弹丸尖拱部产生的表面摩擦力矩
2.3.5 旋转弹丸圆柱部产生的表面摩擦力矩
2.3.6 旋转弹丸弹带部产生的阻力矩
2.3.7 旋转弹丸外弹道转动方程
2.4 旋转弹丸外弹道自转角速度衰减规律数值仿真
2.4.1 弹丸外弹道自转角速度衰减规律仿真模型
2.4.2 数值仿真结果
2.5 本章小结
3 旋转弹丸气动力特性仿真和试验研究
3.1 引言
3.2 空气动力学仿真理论和应用
3.2.1 流体力学控制方程
3.2.2 多重参考系简介
3.3 仿真建模和计算条件
3.3.1 模型建立与网格划分
3.3.2 边界条件
3.4 来流速度、转速和攻角对极阻尼力矩系数的影响
3.4.1 来流速度和转速对极阻尼力矩系数的影响
3.4.2 攻角对极阻尼力矩系数的影响
3.5 用极阻尼力矩系数拟合解析式数值解算外弹道诸元
3.5.1 旋转弹丸外弹道转速衰减规律微分方程组
3.5.2 弹丸外弹道极阻尼力矩系数非线性拟合
3.5.3 外弹道数值计算
3.6 旋转弹丸外弹道计转数炸点精度试验
3.7 本章小结
4 弹底引信底部零件膛内热-结构耦合分析
4.1 引言
4.2 传热学理论基础
4.2.1 基本传热方式
4.2.2 稳态热分析
4.2.3 瞬态热分析
4.3 耦合场分析简介
4.4 热-结构耦合公式推导
4.4.1 哈密顿原理
4.4.2 热流势最小作用量原理
4.5 弹底引信底部零件对流传热分析理论
4.5.1 表面传热系数数学模型
4.5.2 导热数学模型
4.5.3 理论计算结果
4.6 弹底引信底部零件热-结构耦合仿真分析
4.6.1 建模与网格划分
4.6.2 温度场分析
4.6.3 结构场分析
4.7 本章小结
5 发射环境实验室试验模拟方法的理论和仿真研究
5.1 引言
5.2 锤击试验装置及原理
5.3 锤击试验机碰撞时间和冲击加速度理论计算
5.3.1 锤击试验机回转系统对机轴轴心的转动惯量
5.3.2 击锤以不同齿数打击铁砧时的角速度
5.3.3 碰撞时间的理论计算
5.3.4 冲击加速度峰值的理论计算
5.3.5 理论计算结果
5.4 仿真分析
5.4.1 有限元软件简介
5.4.2 仿真模型前处理
5.4.3 模型求解与结果分析
5.5 结论
6 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 研究结论
6.3 本文创新点
6.4 需要进一步探讨的问题
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转弹体及减旋片滚转阻尼数值模拟[J]. 赵养正,蒋胜矩,党明利,朱中根. 兵工学报. 2015(07)
[2]膛线沟槽对小口径弹体流场的影响分析[J]. 赵缧,董富强. 弹箭与制导学报. 2015(02)
[3]前向增强杀伤榴弹对人员目标杀伤威力分析[J]. 李超,李向东,陈志斌,李强. 兵工学报. 2014(07)
[4]基于fluent的弹丸外流场仿真计算[J]. 姜波,齐杏林,贾波,赵志宁. 计算机仿真. 2014(03)
[5]弹底引信底部零件膛内热-结构耦合特性[J]. 何君道,闻泉,荣竹,王雨时,杜跃飞. 探测与控制学报. 2013(06)
[6]高速旋转弹丸马格努斯效应数值研究[J]. 雷娟棉,李田田,黄灿. 兵工学报. 2013(06)
[7]Thermal-Structural Coupled Analysis of ITER Torus Cryo-Pump Housing[J]. 王松可,宋云涛,谢韩,雷明准. Plasma Science and Technology. 2012(11)
[8]发射药的火焰燃烧温度计算与测定分析[J]. 廖静林,江劲勇,路桂娥,常文平,翟宏昌. 含能材料. 2011(01)
[9]超声速复杂流动中湍流模型的性能评估[J]. 赵瑞,阎超. 北京航空航天大学学报. 2011(02)
[10]某速射火炮身管系统传热特性的数值仿真研究[J]. 吴永海,徐诚,陆昌龙,李峰. 系统仿真学报. 2007(19)
硕士论文
[1]高过载宽脉冲空气击锤设计及试验技术研究[D]. 门士滢.南京理工大学 2014
[2]弹丸发射和着靶的过载特性及模拟试验方法研究[D]. 李石磊.南京理工大学 2008
[3]外弹道初始段引信力学环境分析[D]. 冯彦哲.南京理工大学 2008
[4]某计转数定距空炸榴弹外弹道系统仿真[D]. 武波涌.南京理工大学 2008
[5]液化天然气储罐热分析及固体复合材料导热系数实验研究[D]. 陈晓燕.上海交通大学 2007
本文编号：3642554
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3642554.html
