碎裂盖鱼雷发射箱内导流隔板导流效果仿真

利用计算流体力学的仿真软件FLUENT对鱼雷发射箱在使用扇形孔导流隔板和无导流隔板两个工况下的内流场变化情况进行仿真计算,通过仿真计算分析导流隔板对发射箱内流场的影响。仿真和优化结果表明,与无导流隔板工况相比,此导流隔板能使后盖受到更加均匀的压强作用,且后盖可正常碎裂,但前盖受压效果不理想,需要进一步改善;优化后该方案能够使前后盖按设计目标破碎。     

发射箱易碎后盖开启过程的数值计算

易碎盖技术在箱式或筒式发射中具有明显的优势,其开启过程涉及冲击波传播及射流运动等复杂的物理现象。利用动网格技术,以固体火箭发动机为研究对象,研究了易碎后盖开启过程,得到了后盖开启过程中流场压强和温度分布,并对开盖过程中燃气射流流场情况进行了分析。结果表明：冲击波在发动机射流径向一定范围内有较高的超压峰值,会对发射装置和周边设备产生破坏作用;后盖运动对燃气射流流动产生了影响,表现为燃气射流随着后盖向下运动而向下方传播的同时,由于受到后盖的阻挡发生反射回流现象;运动过程燃气流冲击作用逐渐变小,除核心区外后盖上的温度和压强也逐渐变小;后盖运动的仿真实验结果与实际试验数据一致,获得了较好相似性。     

导流板对Banki式风机性能的影响分析

Banki式风机是一种适合在低风速下运行的小型风机,但其在迎风方向存在负力矩,整体效率不高的问题,为此提出了在迎风方向上安装一个弧形导流板的方案。为了探索导流板对风机气动性能的影响机理,并定量分析导流板对风机发电功率的影响,使用滑移网格技术对风机进行了二维非定常数值流体动力学仿真。仿真结果表明：导流板可减少叶轮在逆风半周期内的负转矩,提高风机的输出功率最高可达66.9%.     

导弹垂直发射系统压力室结构完整性分析

为了准确预示压力室在发射状态下的结构完整性,对导弹垂直发射系统中的压力室进行结构完整性分析.介绍导弹垂直发射系统,利用数值计算的方法对导弹燃气射流流场进行仿真模拟,将得到的压强分布导入ANSYS结构分析软件得出计算结果,并从应力、应变、形变3个方面对压力室结构进行力学分析.仿真结果表明:压力室在承受8次发射工况后仍具有良好的结构完整性,压力室的应力和形变主要集中在导流板顶端.该仿真结果可为压力室寿命评估工作提供参考.     

考虑堵片影响的筒式武器后喷流场研究

为了研究筒式武器后喷堵片参数对后喷流场的影响,利用Ansys Fluent流体计算软件,基于6 DOF动网格技术和铺层网格更新方法,建立了筒式武器后喷流场二维轴对称数值仿真模型,并进行仿真计算。以某型筒式武器为研究对象,研究了筒式武器在不同堵片质量、不同破膜压力条件下发射时后喷流场规律。研究表明:堵片在后喷流场中的运动可分为3个阶段:加速运动阶段、稳定运动阶段和减速运动阶段;筒式武器在堵片质量为30.5 g、破膜压力为10 MPa条件下发射,堵片速度最高可达670 m/s左右;随着堵片质量增加,堵片速度明显减少,近场压强第1个峰值有减小趋势,第2个峰值有明显增大趋势;随着堵片破膜压力增加,第1个压强峰值变化较小,第2个压强峰值明显增大,堵片速度呈上升趋势。     

气动不平衡式鱼雷发射器内弹道流场仿真研究

为详细、准确并直观地描述气动不平衡式鱼雷发射器内膛压及鱼雷出管速度分布,建立了鱼雷发射器内部流场的数学模型,基于Fluent软件的动网格技术对其进行了数值仿真,为精确描述水下鱼雷发射的管内过程提供了一种新方法.仿真结果表明,鱼雷在发射器内运动的整个过程中,发射器内的压强在空间上的分布不同:在发射开始阶段,由于鱼雷与发射器环形间隙的节流,压强从入口开始逐渐减小;随着鱼雷运动,环形间隙逐渐增大,发射器后部的压强与单向阀入口处压强逐渐趋于一致,而鱼雷尾部的压强始终小于入口压强.     

火箭炮剪叉式自适应插接机构设计及仿真分析

根据箱式火箭炮的特点和电连接器插接机构的设计要求,设计了一种剪叉式自适应插接机构,采用电磁阀控制充放气实现自动插接,双层安装座结合十字交错槽的结构形式实现位置误差自适应。通过理论计算确定空气室的推杆行程、推力、充放气时间等主要参数。根据插接机构的动作原理和主要部件间的拓扑结构,在ADAMS中建立动力学模型,仿真插接机构的动作过程,分析仿真结果并进行结构优化,结果表明:插接机构可实现自动插接、断开功能,且能够适应插头插座间的位置偏差;对空气室进行结构优化后,插接过程冲击力大大减小,插接到位后接触力减小至0 N.     

基于旋转阀的固体火箭发动机燃烧室压强振荡特性

针对基于旋转阀的固体推进剂压强耦合响应函数测试系统存在不易进行相位角测量、压强振荡及内流场分析的难点,设计一套旋转阀冷流实验系统,建立对应的压强振荡理论计算模型和三维瞬态内流场仿真模型,研究燃烧室压强振荡及其内流场特性。开展不同排气频率的冷流实验和理论计算,并与仿真模型进行对比。结果表明:仿真计算中单个转子排气通道周期性摆动运动可代替多转子排气通道单向旋转运动,且误差小于1%;仿真计算获取的排气周期与实验对比的误差小于1.2%;对于压强峰-峰值,仿真比实验小且相差数值由20 Hz的0.019 MPa降低至300 Hz的0.001 MPa,验证了仿真模型的有效性;为后续研究旋转阀工作过程中燃烧室压强振荡及流场变化提供了新的思路和途径。     

一种自适应喷管面积调节机构

通过调节喷管喉部面积,可使单室双推力固体火箭发动机在较小的压强比下,产生更大的推力比,提升固体火箭发动机的综合性能。文中介绍了一种单室双推力固体火箭发动机喷管喉道面积调节机构,可利用火箭发动机自身燃气压强形成压强差驱动调节机构,完成喷管喉部面积的调节。文中详细论述了机构的工作原理,通过工作过程仿真和模拟试验验证了其工作机理的可行性,喷管有结构简单、易于实现的优点。     

行星轮安装孔周向位置误差对行星轮系振动特性的影响研究

行星轮安装孔周向位置误差是行星轮系制造加工过程中的一种常见误差,该误差会导致行星轮系轮齿间的啮合线长度和啮合相位发生变化,使行星轮系出现异常振动、噪声和载荷分布不均等问题,加速行星轮系轮齿的失效。针对行星轮安装孔周向位置误差激励机理不明问题,提出一种包含行星轮安装孔周向位置误差的行星轮系动力学建模方法。利用该方法推导行星轮安装孔周向位置误差与行星轮系轮齿啮合线位置、压力角和位置角之间的映射关系,及其对轮齿接触线长度和啮合相位影响特性,获得行星轮安装孔周向位置误差影响下的行星轮系动态响应。仿真结果表明：行星轮安装孔周向位置误差直接导致行星轮系齿轮刚度相位和幅值发生变化,行星轮系均载特性变差,动态传递误差和振动位移变大,且振动位移出现明显的调制线性。通过行星轮安装孔周向位置误差模拟实验验证了所提理论方法和计算结果的正确性。     

激波开盖中后盖开盖压力对前盖压力的影响研究

当导弹发射箱前、后盖均采用易碎盖,且前盖依靠激波开盖时,后盖的开盖压力对前盖的开启起到关键性的作用。为研究后盖开盖压力对前盖开盖压力的影响,对箱内激波流场进行了大量的数值计算,着重分析了后盖开盖压力对箱内激波的传播、激波对前盖作用压力的影响规律。计算结果表明,随着后盖开盖压力的增大,箱内的激波强度增大,传播速度增加,激波作用在前盖上的压力增大。前盖开盖压力的设计应依据后盖开盖压力进行,以保证前盖的可靠开启。分析得出的结论对发射箱前后易碎盖的设计具有一定的指导作用。     

某型运载火箭发射流场数值模拟

为了更真实地反映发动机尾焰流场的特征,以某型运载火箭为例,对其流场数值进行模拟.运用计算流体力学方法,以3维双喷管发动机为模型,考虑尾焰工况为氢气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气组成的混合气体,对运载火箭的发射流场进行模拟仿真,分析尾焰流的近场激波系结构和参数分布特征等.分析结果表明:混合气体情况下的流场各个参数分布和激波系结构与理论分析结果一致,地面上距离喷管中心1 m位置处受最大压力,大约为0.4 MPa,在两喷管中心温度最高,为2700℃,为后续相关实验测量提供了参考和理论依据.     

弹体穿越冰水混合物流动过程的数值模拟

针对潜射导弹穿越冰水混合物的过程进行数值模拟。基于ANSYS/LS-DYNA商用软件,采用ALE算法,建立了冰的破碎模型,流体区域包含水与空气2种流体介质,水与空气采用NULL材料模型,水介质的状态方程采用Gruneisen状态方程。对细长弹体、冰体以及流体域进行建模,利用欧拉-拉格朗日耦合方法对弹体、冰体以及流体域进行流固耦合计算。对不同冰体分布方式(规则分布、菱形分布、随机分布)和不同弹体相对位置(冰体正下方、冰体间隙)的弹体出水过程进行对比计算研究,获得了弹体在穿越冰水混合物过程中流场的密度、压力、应力、速度随时间的变化规律,以及不同工况下的弹体质心位移情况。数值模拟结果表明:弹体在水下运动过程中空泡逐渐扩大,空化现象显著; 流场应力的存在对弹丸运动产生一定的影响; 不同冰体分布方式及初始弹体相对位置,会造成弹体质心位移不同。     

某共架发射装置结构设计与静力学仿真分析

为满足2种不同型号导弹基于同一发射装置实现共架发射的设计需求,从机械适配性的角度提出了共架发射装置机械结构的设计方案; 构建了主要结构件的物理模型,并开展装配体干涉检查; 采用有限元分析方法,研究了3种典型混装方案下全车载荷的分布情况; 选取最为恶劣的负载方案,对比分析了起落架水平与竖直2种工况时车架与副车架的等效应力分布与结构变形情况。结果表明:3种混装方案下的载荷分布情况差别不大,各车轴所承受负载大致按照5:4:5:6的比例分布; 副车架主体结构与耳轴装置连接处是车体应力最集中、变形量最大的区域,其结构强度满足设计要求。本文提出的设计思路与仿真结果可为同类型产品的设计提供一定的借鉴与参考。     

贮运发射箱易碎易裂盖自动开盖研究

为研究导弹发射时格栅式贮运发射箱易碎易裂盖自动开盖技术,文中建立了导弹和贮运发射箱二维模型,并求解非定常、雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程组和RNG k-ε湍流模型方程.结果表明:在格栅干扰下,燃气射流在冲破后盖过程中产生了更加强烈的扰动波;扰动波以超音速向前流动,并在前盖产生压力峰;扰动波速度和前盖压力峰值均与其强度正相关.仿真结果和试验相符,表明格栅式贮运发射箱自动开盖技术具有工程应用价值.     

水面橡胶弹性发射器发射鱼雷内弹道仿真

为了提高高速辅助舰船反潜能力,针对该类舰船的特点,提出了结构简单且适用于辅助舰船橡胶弹性发射器的基本结构方案.在此基础上运用弹性体弹性本构模型等理论建立了该发射器水面发射鱼雷的内弹道数学模型,进行了发射过程仿真,仿真结果表明,使用橡胶弹性发射器水面发射轻型鱼雷在原理上具备可行性.     

基于抢球博弈的逃生策略

为解决抢球博弈中出现“鱼卡死于球门内”的问题,提出“七点”和“五点”避障逃生法。根据鱼池大小和球门位置划分不同区域,采取关键点,基于机器鱼和得分球的动态位置设计2种不同的逃生方案,并对比特殊情况和一般情况下执行策略的效率。结果表明：该策略不仅可行,而且方便高效,已成功应用于2015年中国机器人大赛,在比赛中为参赛队获得更多的抢球时间。     

剪刀式桥梁展桥机构铰点位置多目标优化设计

阐述一种新型剪刀式桥梁展桥机构的工作原理。针对方案样机在架设初始状态时展桥机构驱动油缸小腔受力过大、引起间断液压油溢流问题,利用Denavit-Hatenberg齐次变换矩阵建立展桥机构的运动学和静力学模型。根据展桥机构驱动油缸闭锁力与驱动力不同的特点,提出确定剪刀式桥梁展桥机构关键铰点位置的多目标优化计算方法。对剪刀式桥梁方案样机展桥机构的关键铰点位置进行优化设计,利用机械系统动力学分析ADAMS软件进一步验证了优化计算模型。研究结果表明：优化后展桥油缸的最大拉力降幅达59.5%,展桥油缸的受力分布趋于合理;所提出的展桥机构计算模型正确;优化方法具有收敛速度快、稳定性好等特点;展桥机构优化计算结果为方案样机改进提供了依据。     

临近空间飞行器再入滑移区气动热数值模拟

计算流体力学方法(CFD)模拟滑移流区高超声速气动热时误差较大,直接蒙特卡罗模拟方法(DSMC)耗 费计算资源。考虑速度滑移和温度跳跃,采用带滑移条件的CFD 方法对钝头双锥体绕流进行计算分析。采用添加2 阶滑移条件的N-S 方程,模拟双锥绕流气动热,并与DSMC 结果和文献数据进行对比分析。结果表明：滑移条件使 壁面热流分布更接近DSMC 模拟值,并且在克努森数不太大的过渡流区仍保持较好适用性;在克努森数较大时,带 滑移条件的CFD 方法模拟的流场结构存在一定误差。     

基于调拨方案的两级库存备件优化配置研究

针对某型装备备件供应保障存在横向调拨的情况,提出了基于调拨方案的两级库存备件优化配置方法。在建立备件两级联合库存模型的基础上,根据备件调拨方案做出相应假设,建立了支援调拨模型。结合装备保障实际和调拨方案,构造约束条件,建立两级库存系统配置优化模型,以两级库存系统缺货量最少、支援调拨量最大为优化目标,并利用遗传算法对优化模型进行求解,得到备件优化配置清单和调拨方案。算例结果表明该方法对于解决调拨情况下的装备备件优化配置问题具有良好的适用性。