大口径火箭弹冷发射流固耦合仿真研究

发布时间：2023-08-18 17:59

　　与传统火箭武器采用热发射方式相比,以压缩空气弹射为代表的冷发射具有无高温燃气流冲击效应、改善火箭武器储存条件、符合未来火箭武器机动、快速、隐蔽的发展方向等优点。本文以基于压缩空气弹射的冷发射装置为研究对象,应用流固耦合技术,开展对大口径火箭弹弹射内弹道设计与影响分析优化、发射装置结构分析等方面的研究。本文根据国内外研究现状,结合大口径火箭弹的战术技术要求,建立仿真分析的基础模型,对基础模型进行了模态分析,并对仿真假设条件进行了验证包含：仿真准确性验证、网格和时间步等参数设置验证、空气阻力影响验证和摩擦条件验证等。然后在有限元分析软件Ansys Workbench中建立流固耦合对比模型,对压强体积等能量因素及形状尺寸等结构参数对压缩空气弹射效率的影响展开客观细致的研究,并最终得出了最优的压缩空气弹射模型结构和流场参数。本文研究结果对以后压缩空气弹射内弹道设计、冷发射流固耦合分析等有指导与借鉴意义。

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 冷发射技术概述
        1.1.1. 冷发射技术的应用现状
        1.1.2. 常见冷发射方式比较
    1.2 压缩空气冷发射研究现状
    1.3 本次论文主要内容
        1.3.1. 压缩空气弹射装置基础模型确定及分析
        1.3.2. 压缩空气弹射内弹道性能的优化
2. 压缩空气弹射流固耦合技术数值理论基础
    2.1 流固耦合分析基础
        2.1.1. 流体控制方程
        2.1.2. 固体控制方程
        2.1.3. 耦合控制方程
    2.2 流固耦合有限元分析软件算法基础及对比
    2.3 冷发射中动网格技术的应用
        2.3.1. 弹簧近似光滑模型理论及在冷发射中的应用
        2.3.2. 动态层模型理论及在冷发射中的应用
        2.3.3. 局部重划模型理论及在冷发射中的应用
3. 冷发射装置基础模型的建立分析
    3.1 压缩空气弹射基础模型的建立
        3.1.1. 冷发射装置压缩空气总能量的确定
        3.1.2. 冷发射装置几何参数的确定
        3.1.3. 冷发射数值模型的简化
    3.2 基础模型结构模态分析
        3.2.1. 模态分析概述
        3.2.2. 冷发射装置的模态特性分析
    3.3 压缩空气弹射基础模型条件验证
        3.3.1. 有限元分析软件Ansys Workbench流固耦合准确性验证
        3.3.2. 有限元分析软件Ansys Workbench相关参数条件验证
        3.3.3. 流固耦合边界条件影响验证
        3.3.4. 空气阻力条件影响验证
        3.3.5. 摩擦条件影响验证
    3.4 压缩空气冷发射基础模型仿真结果
        3.4.1. Ansys Workbench流固耦合的实现
        3.4.2. 冷发射装置基础模型动力学结果
        3.4.3. 冷发射装置基础模型流场分析结果
    3.5 小结
4. 冷发射装置模型内弹道性能影响分析优化
    4.1 能量相关参数对冷发射装置内弹道性能的影响
        4.1.1. 压强因素对冷发射装置内弹道性能的影响
        4.1.2. 体积因素对冷发射装置内弹道性能的影响
        4.1.3. 泄漏因素对对冷发射装置内弹道性能的影响
    4.2 结构参数对冷发射装置内弹道性能的影响
        4.2.1. 压缩空气管形状对内弹道性能的影响
        4.2.2. 长径比因素对内弹道性能的影响
        4.2.3. 弹底形状因素对内弹道性能的影响
    4.3 最佳冷发射装置模型
5. 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 论文难点与经验
    5.3 论文展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3842675