可燃容器对小号模块装药压力波影响的研究

分析了双元模块装药小号装药的结构特点,针对小号装药的2号装药压力波现象较为突出的问题,建立了双一维多相流内弹道模型,给出了可燃容器燃烧规律,分析了可燃容器能量参数对压力波的影响。通过对可燃容器不同能量参数的对比试验研究及利用多相流内弹道理论仿真分析,得到了可燃容器能量特性对2号装药压力波的影响规律,理论仿真结果与试验结果一致,为分析小号装药压力波现象及可燃容器参数优化设计提供一定参考。     

模块装药膛内火焰扩散过程的理论研究

模块装药结构的复杂性增加了膛内发射过程实验诊断的难度与不可预计性。本文建立了两相流内弹道模型，考虑了模块运动以及初始装填分布等多方面因素，利用该模型计算结果与实验结果吻合得较好。该模型及程序可以用来模拟模块装药内弹道早期点火，火焰扩散，装药床的移动以及压力波的发展过程，从而为这类装药的设计提供了理论依据。     

基于改进两相流模型的模块装药内弹道模拟

为研究模块装药的特殊装药结构的内弹道特性,改进和优化装药结构参数,需建立数学模型进行模拟。现有的两相流模型不能直接用于模块装药的计算,根据模块装药的特点对现有模型进行改进和细化,考虑了装药和点火不连续、模块非同时破裂等因素,使其更接近模块装药内弹道实际过程。根据建立的改进数学模型对模块装药内弹道过程进行模拟,并对结果进行验证和分析。模拟结果与实验对比相符,数值模拟显示:在模块装药内弹道过程中存在点传火间断,传火过程更长,模块是按序破裂的。模块破裂时间受模块盒体强度和传火性能影响,模块盒体和传火管端盖强度越大,则模块破裂开始时间越晚,开始破裂到所有模块全部破裂时间跨度更长。     

高膛压火炮多点点火数值模拟

某高膛压火炮试验中发现多点点火方案的装药利用率较高，但膛内压力波较大，为了减小膛压内力波，完善多点点火方案，应用两相流内弹道理论对该炮的多点点火过程进行了数值模拟，数值模拟结果与试验结果有较好的一致性，通过数值模拟和分析，指出了减小膛内压力波可采取的措施，以确保高膛压火炮的内弹道性能稳定和装药安全可靠。     

模块装药火炮内弹道二维两相流数值预测

根据模块装药火炮复杂装药结构的特点，考虑了隔仓及环形间隙区的作用并建立了轴对称二维两相流内弹道理论模型。数值预测结果表明，膛底、药室口部曲线与实验有较好的一致性。文中还给出了模块装药膛内发射过程的详细计算结果，对于指导该类装药设计具有重要意义。     

单模块装药膛内流场特性试验及数值仿真

模块装药是目前大口径加榴炮主要的装药结构之一。为了更加精确地研究单模块装药膛内燃烧的内弹道特性,分析膛内燃气流动及压力波变化规律,设计了模块装药燃烧模拟试验平台,并进行了单模块装药的膛内燃烧试验。根据模块装药的特点,分区域建立了模块装药轴对称二维两相流内弹道模型。基于高阶精度MUSCL（Monotonic Upstream-centered Scheme for Conservation Laws）格式,数值模拟了单模块装药药室内部点传火过程。结果表明,计算结果与试验结果吻合较好,不同测试点的压力曲线的计算峰值误差均低于4%,表明所建立数学模型和使用的计算方法能够较好地描述单模块装药药室内部燃烧过程。结果还发现,在t=5.0 ms前,由于模块未破裂,药盒端盖的阻隔导致主装药燃气无法及时向药室扩散,仅传火管燃气对膛内流场造成微弱的影响,这一时期药室内部压力最大值比传火管右端未破膜前仅上升约4.3%;当模块破裂后,模块与药室边界处存在3.05 MPa的压力梯度,使得火药燃气及固相颗粒沿轴向快速向药室自由空间流动,在弹丸底部区域形成较强反射压力波;随着时间的推移,压力波反复震荡,并逐渐减弱。     

整装式液体随行装药的两相流数值仿真

随行装药技术通过随行液体药的燃烧提高弹底压力，可以有效地提高弹丸的初速，能够在不改变火炮结构的基础上应用于现有武器系统，增强火包的威。本文建立了随行装药的两相流内弹道模型，并采用MacCormack格式进行了数值求解，给出了随行装药的压力分布、气相速度分布和固相速度分布曲线，并与常规的底部装药结构的计算结果进行了对比，得到的坡膛处的p-6曲线和实验结果有较好的一致性，说明随行装药的两相流内弹道模型能够正确揭示膛内气固两相流动的基本规律。     

模块药盒装填位置及药粒散布状态对内弹道特性影响的数值模拟研究

为了优化模块装药的装药设计,深入分析单模块装药的内弹道稳定深层机理,针对单模块装药模块药盒的不同装填位置及药盒破碎后火药颗粒的散布状态对压力波等内弹道特性的影响规律展开研究,基于经典内弹道理论建立模块装药一维气-固两相流内弹道模型,采用MacCormack差分方法进行数值计算,对比分析其内弹道参量在时间、空间上的变化规律。对模块药盒初始位置距膛底距离为0,100,200,300,400和500 mm的6种工况下的内弹道过程进行了数值计算及分析对比,发现模块药盒不同初始装填位置对内弹道特性有一定的影响。随着模块药盒离开膛底距离增大,膛内最大压力先增大后减小、弹丸初速也先提高后降低,在药盒初始位置距膛底100 mm时达到最大压力和最高弹丸初速;对模块药盒破碎后药粒在膛内的均匀散布、线性散布和后堆式散布等3种状态下的内弹道过程进行了数值模拟及分析。结果表明,药粒的均匀散布与线性散布对内弹道参量影响不大,而药粒的后堆散布会延长整个燃烧过程,同时降低膛压峰值和弹丸出口速度。     

某大口径火炮两相流内弹道模拟

为了掌握大口径低膛压火炮初速或然误差的影响因素，建立了某大口径火炮两相流内弹道模型并完成了数值模拟。通过模拟装药分布、弹丸挤进过程、点火过程对火炮初速的影响，了解各种装药因素对火炮初速或然误差的影响程度。所得结果为进一步优化装药结构，提高初速稳定性提供参考。     

粘结式随行装药两相流内弹道模型及其计算

采用将随行装药区看成是一个独立的燃烧区，主装药区与随行装药存在着质量，动量和能量的交换，从而建立了应用于粘结式随行装药结构的一维两相流内弹道模型，并论述了差分格式和边界的处理方法，给出了针对３０ｍｍ火炮随行装药结构的内弹道计算结果。