基于CFD 的炮口制退器结构特征量特性研究

为了减少火炮的后座动能提高炮口制退器的作用,提出一种利用计算流体力学的方法计算炮口制退器流场来研究炮口制退器结构特征量的方法。通过推导结构特征量在定常流和非定常流条件下结构特征量的计算算式,计算3种不同类型炮口制退器在定常流条件下的结构特征量;并选取一种炮口制退器,在线性和非线性入口非定常流条件下,计算它的结构特征量。计算结果证明:炮口制退器的结构特征量与入口总压、总温大小,以及流动是定常流或者非定常流都没有关系,是一个不变的常量,与火炮试验结果一致。     

在炮架上测试炮口制退器效率的方法

在不具备自由后坐台架试验条件时,在炮架上测试出炮口制退器效率。通过对火炮制退后坐射击过程、火炮自由后坐试验过程、炮口制退器效率计算公式和测试方法的分析,针对在装和不装炮口制退器两种情况,在炮架上直接进行全装药的制退后坐射击试验。分别测量后坐阻力-时间、后坐阻力-位移数据。后坐阻力对时间进行积分求得火药气体对火炮后坐部分的冲量,进而求得自由后坐动能,据此求得在全装药条件下的炮口制退器效率。     

炮口制退器的计算机辅助优化设计

本文介绍了集三种炮口制退器设计理论为一体的数学模型所开发的优化设计软件，提高了炮口制退器理论分析的精确性，避免研制过程的多次的反复和工程设计的多次修改，从而提高了研制工作的效率和效益。     

网格对炮口制退器仿真计算的影响

为研究网格质量对炮口制退器CFD仿真结果的影响,以某炮口制退器为对象,利用Fluent比较结构网格、非结构网格和混合网格对炮口处三维流场计算结果的影响.对比以上3种网格的仿真时间和网格数量,结果表明采用结构网格所需的网格最少,运算所耗机时最短,但网格划分工作量最大.将仿真结果与试验结果进行对比,结构网格与混合网格得到的效率与试验实测值符合良好,非结构网格计算所得炮口制退效率与实测值相差较大.由此可以得出结论:在炮口制退器CFD仿真中,炮口制退器流场网格模型的近壁面宜采用结构网格以保证仿真结果的正确性,远场的网格类型对炮口附近三维流场计算结果影响不大.     

新型钛合金炮口制退器三维数值模拟与分析

以金属激光增材制造为技术手段,设计一种新型的钛合金航炮炮口制退器。基于三维非定常Euler方程,结合高精度Roe格式以及结构化网格技术,对带新型炮口制退器的膛口流场进行三维数值模拟,得到了小口径火炮的火药燃气速度以及冲击波的形成与发展过程。结果表明:新型炮口制退器起到分流与制退作用,多侧孔结构实现了大程度的分流效果,同时制退效率可达到29%。文中制退器的结构设计以及数值模拟仿真方法对于新型钛合金制退器的发展具有一定的参考意义。     

钛合金在炮口制退器上的应用

为减小炮口制退器重量,提高射击精度和密集度,对钛合金在炮口制退器上的应用进行研究。以计算流体动力学以及有限元理论为基础,综合应用计算流体力学数值仿真技术和有限元分析方法,完成了从炮口制退器炮口流场三维数值模拟到有限元分析的全过程,得出了TC4钛合金和炮钢材料下的炮口制退器应力分布和变形结果。结果表明,在满足使用条件的情况下,TC4材料的使用能够减轻炮口制退器的重量,从而可以减小其它部件的设计难度。     

钛合金在炮口制退器上的应用

为减小炮口制退器质量,提高射击精度和密集度,对钛合金在炮口制退器上的应用进行研究。以计算流体动力学以及有限元理论为基础,综合应用计算流体力学数值仿真技术和有限元分析方法,完成了从炮口制退器炮口流场三维数值模拟到有限元分析的全过程,得出了TC4钛合金和炮钢材料下的炮口制退器应力分布和变形结果。结果表明：在满足使用条件的情况下,T C 4材料的使用能减轻炮口制退器的质量,从而可减小其它部件的设计难度。     

某火炮炮口制退器性能的研究

对装有炮口制退器的车载炮膛口冲击流场进行数值模拟,得出高低角为17°,方向角为0°情况下膛口及车身上流场复杂波系结构.根据计算结果分析了膛口和车身上冲击波的发展规律.在火炮发射过程中车身最大压力值为169.573 3 kPa.结合流场模拟结果计算了炮口制退器效率,得到制退器效率为35.008%.数值模拟结果为计算车身在冲击波作用下的动态响应提供了先决条件,为火炮的结构设计提供了参考.     

混合材料炮口制退器的拓扑优化设计

为了达到某口径火炮炮口制退器的轻量化指标,使用拓扑优化分解炮口制退器结构,将合金材料填充加入拓扑优化区域后,整体呈混合材料,以期实现炮口制退器轻量化。在炮口制退器瞬态有限元模型的基础上,定质量为优化目标,考虑各金属合金材料的物理性质和气体动力学冲击载荷的影响,通过数值模拟的方法,对各金属合金材料进行对比择优,获得了最佳的混合材料炮口制退器优化方案。结果表明：使用拓扑优化寻找的轻型炮口制退器材料结构配置的方法在反映燃气冲击响应上具有一定的可信度,新设计结构可以保持制退效率不变,并达到质量减轻、刚强度保持的目的。     

膛口装置三维流场的数值模拟及制退效率计算

基于三维非定常Euler方程,结合高精度Roe格式以及结构化动网格技术,对弹丸飞离开腔式膛口制退器过程中膛口流场的发展过程进行了数值模拟.根据数值计算结果,讨论了制退器内流场复杂三维瞬态效应的主要特征,与膛口流场的试验阴影照片相吻;根据数值计算结果对开腔式制退器的制退效率进行了计算,其结果与相关试验计算结果相符.文中方...     

炮口制退器高效率低危害技术探讨

炮口制退器带来的压力波对人体的危害不容忽视。提出了在不降低制退器效率情况下实现GJB50-1985规定的压力波允许值的研究目标。通过进行制退器和炮口流场两方面原理分析,得出减小出口处喷流压力和最大瞬间秒流量,增加气流在装置内滞留时间的理论依据。对以下4种技术途径进行了探讨：新型炮口制退器结构;将气流引向炮口后部,增大腔室空间,在制退器内径向分流;纵向截流;减小冲击波膨胀时相互干扰,抑制激波瓶的形成。为高效率低危害炮口制退器的结构设计提供了参考。     

反器材步枪膛口装置设计与仿真

某反器材步枪膛口装置为两腔冲击式制退器,由于结构设计原因,枪手在射击时,制退器后喷的火药燃气会产生较大的冲击波﹑声响及火焰,对射手容易造成伤害。为了解膛口装置制退效率的影响因素,优化其结构使其在相同制退效率下,减小冲击波等对射手的伤害,根据三维非定常Euler方程,利用Fluent软件对弹丸飞离改进后膛口装置时的流场建模并进行仿真,并利用Matlab软件编程对其制退效率进行了数值计算,两者结果相符。结果分析表明:优化后制退器可在保证相同制退效率下,有效地减小冲击波大小,可为解决同类问题提供有价值的借鉴。     

膛口制退器与缓冲器匹配对后坐力的影响

安装高效的膛口制退器是降低小口径自动炮后坐力的有效手段,以某小口径自动炮为研究对象,设计了4种膛口制退器,并重新设计了缓冲器,建立了小口径自动炮低后坐发射刚柔耦合动力学模型并进行了仿真,合理匹配了制退器与缓冲器二者的参数,使该武器的后坐力得到了明显的降低。如果制退器与缓冲器二者的参数匹配不好,则制退效率高的制退器的后坐力甚至可能会大于制退效率低的制退器的后坐力。研究结果表明,只有将高效的膛口制退器与缓冲器的参数合理匹配,才能使小口径自动炮的后坐力得到显著降低。     

基于CFD 技术的火药气体作用系数计算

火炮反后坐装置设计需要确定火药气体作用系数。为准确计算火药气体作用系数,提出一种基于CFD技术的火药气体作用系数的数值计算方法。选用某火炮不带炮口装置为算例,在Fluent前处理软件Gambit中建立流场计算模型,监测身管受力,得到后效期内炮膛合力的冲量,求得火药气体作用系数。将仿真计算值与经验公式、理论公式和实验值进行对比分析,并对该方法的正确性进行验证。对比分析结果表明,基于CFD技术的火药气体系数计算值准确可信。     

炮口制退器现状及其发展趋势

作为火炮反后坐装置之一,炮口制退器是减少火炮发射时对炮架作用力的有效途径,可有效降低火炮后坐动能和炮架的射击载荷,其研制水平是影响火炮系统射击精度和机动性能的关键。通过分析炮口制退器的基本原理和类型,根据当今各国制退器的发展及应用现状,总结了研究炮口制退器所需的关键技术,预测了其未来的发展趋势。为有效提高炮口制退器的效率并减小其有害作用的影响,保证精度和射击效率的匹配性,需要在充分利用理论研究、实验研究等相关技术的基础上继续加以完善。     

基于动网格的炮口制退器两相流场数值模拟

为较准确地研究火炮发射时高温高压高速的燃气射流经由炮口制退器的流场,对基于动网格的炮口制退 器两相流场进行数值模拟。利用FLUENT 软件,采用光顺和重构的非结构动网格更新方法,使用结构非结构混合网 格技术,建立炮口制退器的流场模型,对弹丸飞出炮口制退器过程中的膛口流场进行数值模拟,并对比分析了燃气 射流中的固相颗粒与气相耦合的两相流场和单纯气相流场对炮口制退器的影响。计算结果表明：考虑了两相的流场 与单纯气相流场在压强分布上存在明显的区别,可为后续炮口制退器的结构设计与优化研究提供一定的参考。