基于多介质ALE方法的大型弹体入水载荷特性研究

针对目前对大型弹体高速(200～300 m/s)入水现象研究的不足,首先建立了基于多介质任意拉格朗日-欧拉(Multi-material ALE)方法的大型弹体高速入水有限元模型,并用入水空泡轮廓经验公式对该模型的准确性进行了验证;然后,分析了头型变化对弹体总体入水载荷的影响,以及入水角变化对弹体总体入水载荷及弹道稳定性的影响。结果表明:弹体入水载荷峰值随着头部等效底升角的增大而减小,随着入水角的增大而增大;在一定范围内,入水角越大,弹道稳定性越好。     

旋转弹体入水弹道的计算方法

借助已有的实验资料与经验 ,给出了弹体入水空泡的数学模型 ;分析了旋转弹体与空泡壁相互作用引起的弹体上的流体动力特性 ,提出了一种预测旋转弹体入水弹道的计算方法     

旋成体射弹倾斜入水运动仿真

为了研究运动参数和弹头外形对弹体斜入水过程的影响规律,采用气液两相流体积分数和水汽空化模型,通过嵌套网格实现刚体三自由度运动学和动力学耦合,模拟了弹体以80～100 m/s速度倾斜入水开空泡阶段的运动过程。经文献实验验证,入水弹体速度与位移的误差为0～6%和-8%～0,转动角度误差为-6%～0。通过对入水速度和入水角度的多工况模拟研究,发现入水速度增大,弹体轴向冲击载荷增大,最大载荷与速度的平方呈线性关系,弹体速度非线性衰减率大;入水角增大,弹体转动角速率减小,运动稳定性强,速度衰减率不受入水角影响。与圆锥头部弹体相比,采用头部阶梯状修型后的弹体的平均速度衰减率、转动角速率和最大轴向冲击载荷分别降低到66.7%、40%和77.2%,显著提高了运动稳定性。     

超空泡射弹动力学建模与仿真

射弹高速运动时产生的尾部开式超空泡将改变弹体受力形式及运动稳定性.针对超空泡射弹的特殊运动模式,考虑弹体与空泡壁面的相互作用,建立了射弹动力学模型,提出了数值仿真耦合算法,给出了不同初速下的弹道仿真算例,并计算了射弹尾拍力.结果分析表明,射弹速度随时间呈指数形式衰减,弹体姿态角、角速度及尾拍力周期性往复变化,同时尾拍力随着空泡尺度缩小而减小.较小的初速度使尾拍力提前出现.研究方法与结果为开展射弹结构及弹道散布研究提供理论基础与研究手段.     

柱体大攻角入水弹道建模与仿真

基于CFD计算获得了柱体大攻角入水过程流体动力特性,进而建立了大攻角入水弹道模型,使用流场-弹道耦合计算结果验证了模型的适用性和精度,然后仿真分析了入水攻角和速度对入水弹道的影响规律。该模型能较准确地预测柱体大攻角入水弹道,对研究发射平台安全性问题和空投鱼雷等入水攻击性武器的入水弹道预测问题等有较强的指导意义。     

旋转弹体高速入水水中弹道的模拟方法

针对旋转弹体高速入水特点,从弹体运动的动力学方程和相似理论出发,提出了模拟旋转弹体高速入水水中弹道的马赫相似实验方案.该方案在大气环境条件下,能够实现原型和模型两系统的主要相似准数相等.     

复杂外形导弹带空泡出水动力学特性研究

首先对潜射导弹出水过程进行动力学和运动学建模,随后基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对带空泡的潜射导弹水动力学特性进行了数值计算研究。最后,依据以上动力学和运动学模型,对波浪扰动作用下,潜射导弹带空泡出水弹道及弹体姿态进行了数值仿真。结果显示,零攻角出水时,导弹轴向力系数随弹体空化扩大显著增加,压心后移;有攻角出水时,弹体法向力系数增量随攻角增加呈现先增大后减小的趋势。空化使潜射导弹出水速度降低约10%,出水时间延长约12%,导弹受波浪扰动程度增加约6%~7%。     

尾流模拟火箭弹空中弹道对模拟尾流生成区域的影响

为了研究尾流模拟火箭弹的空中弹道特性对模拟尾流区域的影响，建立火箭弹质点外弹道模型、阻力板和发动机空间运动微分方程以及连接绳的受力模型，得到火箭弹无控飞行、空中转向、空中分离至爆索展开入水全过程的空间运动微分方程。对尾流模拟火箭弹全程弹道进行仿真分析，着重分析不同初始射击诸元对爆索空中弹道的影响，探究初始发射角、脉冲发动机的喷管数量、点火时间以及火箭弹空中分离时间对模拟尾流生成区域的影响。仿真结果表明：初始发射角为15°时火箭弹射程和最大射高相对比较合理；火箭弹空中转向角度依赖于脉冲发动机总冲量，与点火时刻无关；空中分离时刻对爆索入水发泡区域影响不太明显，在满足转向要求和发泡区域要求的情况下应该尽早完成空中转向和分离。     

远程制导迫弹滑翔增程弹道方案研究

以满足迫击炮的远程化打击为研究背景,本文提出了以火箭助推+滑翔增程的远程制导迫弹弹道方案,建立了弹道方程组模型,在此基础上对滑翔增程弹道进行研究.理论分析及数字仿真表明,滑翔增程能力主要取决于弹体的升阻比以及最大弹道高.通过提高弹体升阻比和优化最大弹道高设计,远程制导迫弹能够实现较强的弹道增程,满足远程化打击作战需求.     

卫星制导炸弹滑翔增程弹道分析

针对卫星制导炸弹无动力的飞行特点,为实现滑翔增程目的,建立了滑翔增程弹道模型,采用使弹道上每点升阻比最大的思想进行弹道设计,该方法通过控制俯仰舵偏角来调节攻角的大小,使弹体产生向上的升力从而实现增程。对方案弹道进行了仿真分析,仿真结果表明:采用最大升阻比法的滑翔弹道下降趋势缓慢,增程效果显著。