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。     

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。     

杆式射流侵彻45钢靶数值分析及试验研究

杆式射流的毁伤效能与侵彻穿深和侵彻孔径紧密相关。为解决大穿深小孔径而导致后效毁伤下降的问题,采用LS-DYNA对战斗部威力进行数值仿真,以药型罩壁厚和罩高为主要变量对聚能装药战斗部结构进行一次优化,综合考虑典型装甲目标防护能力,选出一个最优的穿深和孔径匹配方案,并以此方案为基准方案进行二次优化,得到一种等壁厚球缺紫铜药型罩优化方案,并进行静爆试验对最终优化方案的仿真精度进行验证。实验结果表明,最终优化方案的杆式射流侵彻体对45钢的侵彻深度为121 mm,入孔直径为26.3 mm,出孔直径为21.8 mm,后效靶毁伤严重,杆式射流侵彻体和靶体二次破片能够引燃柴油油盒、木箱和棉被等易燃物,数值仿真结果与试验数据误差较小。该研究方法和结论可为聚能杆式射流战斗部的结构设计及优化提供参考。     

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。     

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。     

可变形定向破片战斗部模型试验和数值模拟研究

基于可变形定向破片战斗部的作用原理,设计了试验结构模型,并对其进行了静爆试验研究。根据试验结果,建立了有限元分析模型,利用LS-DYNA程序对可变形定向战斗部变形过程以及破片的飞散过程进行了数值模拟。结果表明,在目标方向破片密度和速度都有较大幅度增益,数值模拟与试验结果比较吻合。