非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特性研究

为研究非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特征,利用有限元软件LS-DYNA开展了圆、椭圆和非对称椭圆截面弹体在800 m/s速度下侵彻钢板的数值模拟研究,分析了着角、攻角和弹靶结构参数对弹体所受动态载荷的影响规律。结果表明：正侵彻时,3种截面弹体受到的轴向冲击载荷基本相似,但非对称椭圆弹体还会在头部和尾部过靶时分别受到横向冲击载荷作用;仅存在着角时,3种弹体的侵彻过程均可分为弹头触靶、弹头穿靶和弹身过靶3个阶段,其中弹身过靶阶段会受到持续载荷作用,弹头和弹尾过靶时也会出现两次横向载荷峰值;正着角条件下,攻角越大轴向载荷越大。攻角为正时,横向载荷首先减小然后反向增大,且缩短了侵彻持续时间;负攻角则加强了着角对载荷的影响,并增加了侵彻时间;截面不对称度大于1时,正着角的影响得到强化。此外,弹体载荷随靶厚的增大而增大,而弹体不对称度和长径比对其动态载荷的影响相对较小。     

上架结构参数与弹丸起始扰动映射关系的研究

为有效提高超轻型火炮射击密集度,探索了某薄壁箱型上架多个结构参数组合对弹丸起始扰动的影响规律。以上架外形尺寸、板厚等结构参数为对象,基于最优拉丁超立方方法,筛选得到影响弹丸起始扰动的上架关键结构参数并构建基因组;基于弹炮耦合结构动力学模型,分析了上架结构参数与弹丸起始扰动相关参量多对多的映射关系。根据映射关系,进一步分析不同板厚组合对弹丸起始扰动的影响规律。研究结果表明：在多对多映射时,不同板厚组合对弹丸起始扰动的影响呈非线性,上架侧板和围板的板厚参数是影响弹丸起始扰动的关键因素。采用特定的结构参数组合的上架可以有效降低弹丸起始扰动,为火炮总体设计中使用组合参数设计方法提供了依据。     

考虑CFRP与混凝土动态界面特性的RC柱抗爆响应动力分析

为了研究CFRP加固钢筋混凝土柱的抗爆特性,基于CFRP与混凝土界面强度细观分析方法和LS-DYNA中的接触算法,提出了能够反映CFRP与混凝土界面动态粘结破坏特性的界面接触模型参数确定方法,分析了爆炸荷载作用下CFRP加固RC柱的动力响应特征和破坏过程及模式,揭示了其失效破坏机理,结果表明：爆炸荷载作用下,单向和双向CFRP布加固可以分别降低RC柱柱中峰值水平位移11%和33%,分别降低塑性位移10%和72%,在混凝土柱塑性区包裹CFRP布,效果最为明显;与单层加固相比,双层加固RC柱的峰值位移和塑性位移分别降低了16.7%和42.8%;考虑到经济性,RC柱抗爆加固建议采用分布式加固。     

高超声速锥-柱-裙外形不同尾裙尺寸对轨控喷流干扰的影响

通过求解三维RANS方程研究了锥-柱-裙外形尾裙变化对轨控侧向喷流干扰的影响。利用高超声速条件下轨控喷流干扰风洞试验结果验证了数值方法的可靠性,进而数值模拟给出了不同尾裙长度及底部直径外形的轨控侧向喷流的干扰流场,对比了不同尺寸尾裙外形的壁面压力分布、力干扰因子和轨控偏移量结果。研究结果表明：尾裙尺寸对喷流附加干扰效应的影响显著,在相同尾裙长度条件下,随着尾裙底部直径增加,力干扰因子减小,轨控偏移量量值增大;尾裙底部直径对力干扰因子与轨控偏移量的影响随着负攻角增大而变的更加明显,而在正攻角条件下的影响较小;在相同底部直径条件下,尾裙长度对力干扰因子和轨控偏移量的影响在不同攻角条件下的规律不同。     

动爆冲击波场空间位置分布规律研究

为研究装药速度对爆炸冲击波场空间位置分布规律的影响,对不同速度装药的空中爆炸冲击波场进行了数值模拟,获取了动爆冲击波场演化历程图像。仿真结果表明：装药速度影响下爆炸冲击波波阵面的形状不再为球形,并且冲击波作用场呈现沿装药速度方向移动的现象,其移动量可以由波阵面所围区域几何中心的移动来表征,移动停止时几何中心的移动距离与装药速度大小近似成正比。对几何中心的移动距离开展了量纲分析,并在仿真数据的基础上建立了装药速度影响下几何中心移动距离的工程计算模型,校验结果表明,计算模型的精度较好,具有一定普适性。     

纳米颗粒对超临界二氧化碳流体传热特性的影响

针对超临界二氧化碳纳米流体,采用数值模拟方法研究了纳米颗粒体积分数、壁面热流密度对其在水平管内传热特性的影响。结果表明：当给定入口质量流量,纳米颗粒的掺杂会增大流体密度,入口流速因此而减小,不利于传热;但纳米颗粒的掺杂使得纳米流体热导率显著增大,这有助于提升壁面热流向体相空间的传输速率。因此纳米粒子体积分数越大,其体相流体温度在沿程方向上升温速率也越快。当壁面热流密度q=30 kW·m^-2时,纳米流体在沿程方向上均具有传热强化效果;在更高热流密度时,纳米流体仅在流动充分发展初期具有强化传热效果,在换热管末端其传热效果随体积分数增加显著恶化。     

近自由面串列超空泡航行体的流动特性研究

近自由面串列超空泡航行体的多相流动现象非常复杂,涉及了自由面与空泡的耦合作用以及2个甚至多个超空泡流场的相互干扰。采用VOF方法数值模拟了不同浸没深度条件下串列航行体的多相流动,获得了串列航行体的超空泡演化特性和流场分布特性,分析了自由面对超空泡形态及波浪特征高度的影响。研究结果表明：串列双航行体的超空泡在发展过程中出现了2个超空泡互相融合与分离、尾空泡溃灭等现象;超空泡流场的彼此相互作用导致后发航行体进入了前发航行体的超空泡内部,导致后发航行体受到的阻力减小,航行体的串列布置使后发航行体实现了减阻效果;浸没深度较小时,自由面的作用明显,航行体的超空泡形态上下对称性较差,自由面兴起的波浪特征高度较大,前端高压区压力分布沿航行体中心线不对称。     

高转速下膛内装药发射安定性仿真分析

高速旋转弹丸发射过程中存在较大的轴向加速度和角加速度,导致装药与其他零部件之间产生相对运动,影响装药发射过程中的安定性。文章采用LS-DYNA软件通过改变底隙、静/动摩擦因数以及膛压大小对膛内装药发射安定性的影响因素进行仿真分析。结果表明,装药底面应力峰值随着底隙的增大而呈先增大后趋于稳定的趋势;侧面应力峰值总体随着摩擦因数的增大而增大;在仅改变膛压时,装药底面及侧面微元应力随膛压的增大而增大;弹体与装药的转速也随膛压的增大而增大,弹体与装药之间的相对转速则随膛压的增大而减小。     

“马赛克”战运行机制及制胜机理研究

随着科学技术的进步发展,“马赛克”战理论逐渐走向实践运用,分析了主体多元性、形式融合性、行动迷惑性和风险可控性的“马赛克”基本特性,研究了复杂系统分布式分解、分解要素网络化集成、集成系统智能化聚合和聚合体系高弹性自愈的“马赛克”战运行机制,提出了分布式体系制胜、网络化体系制胜、智能化体系制胜和高弹性体系制胜的“马赛克”战制胜机理。为深入研究“马赛克”战制胜机理,赢得未来战争主动权奠定重要基础。     

固体火箭发动机二次喷射控制矢量喷管流场仿真

采用基于Favre平均的三维N-S方程和k-ε湍流模型对固体火箭发动机二次喷射推力矢量喷管复杂干扰内流场进行数值模拟。空间上采用三阶精度差分格式进行求解,时间上采用隐式Jacobi点迭代方法进行迭代推进,直至流场收敛。数值模拟得到矢量喷管二次射流的激波系结构,以及复杂的主/次流干扰流动图像。二次喷射流场包含复杂的涡系结构和波系结构,还存在着边界层与激波的相互干扰、自由剪切层、激波、膨胀波和大尺寸分离。数值模拟还表明,高温燃气射流导致喷射孔附近喷管壁面处的温度相当高,需采取相应的热防护措施。