各式防暴水炮警用领域应用及研究现状

防暴水炮作为集群式暴乱事件的有效处置装备,在国内外许多警用领域得到了长足的发展,但各种装备都有着难以攻克的弱点。文章通过分析研究,指出了现有装备的不足,并介绍了国外的研究方向和动态。提出应将固定式防暴水炮引入重点设施,以弥补国内的使用空白。     

警用脉冲防暴水炮新型喷嘴内部流场的大涡模拟

根据新型喷嘴的结构特点,构建了喷嘴的物理模型和数学模型,并采用Fluent6．2．16软件中的LES模型对喷嘴流场进行数值计算。模拟结果表明：射流进入喷嘴收缩段后会发生强烈的剪切作用,引起流场速度和压力的急剧变化。收缩角对喷嘴内部流场的影响较大,本模型中收缩角优化值取30°,圆柱段长度对喷嘴内部流场也存在影响,本模型中该长度优化值取32mm。     

警用脉冲防暴水炮发射管内的建模与仿真

建立了基于气体动力学理论、力学基本定律及因次分析方法的求解脉冲防暴水炮发射管内压力,水柱速度及摩擦力的计算模型.以某型水炮为例算得了最大理论出口平均速度和出口压力,利用fluent软件对炮管发射状态进行了管内模拟,得到气液界面的演化图像,及出口平均速度曲线和管内压力云图,验证了所得模型用于管内计算的准确性.该组数学模型...     

脉冲防暴水炮炮管内湍流流场的大涡模拟

脉冲防暴水炮对于群体性骚乱事件的有效处置作用重大,为提高其刺激剂雾化效果及最大有效射程,奠定外流场研究的基础,进行了炮管内湍流流场的大涡模拟。并将结果与RANS的模拟结果做了比较,两者均受重力影响,炮管内速度梯度较大区域在气嘴出口处,水柱段速度基本相等。RANS模型的速度场呈对称分布,因对速度进行了均化处理,导致各处速...     

脉冲防暴水炮拉瓦尔型喷嘴雾化过程仿真研究

研究防暴水炮优化控制问题.防暴水炮以高压气体作为动力,喷嘴作为射流发射元件.根据警用脉冲防爆水炮的射流特点,设计了拉瓦尔型喷嘴.在VOF和LES模型相结合的基础上,建立了喷嘴的数学模型和物理模型,并采用OpenFOAM软件对近喷口流场进行了数值仿真.通过研究发现拉瓦尔型喷嘴在雾化效果和射程上都能达到很好的效果,并通过对拉瓦尔型喷嘴近喷口流场雾化形态、雾化角、速度云图的模拟、分析,确立了张角为15°和18°之间的喷嘴较为合理,为脉冲水炮的进一步优化提供了借鉴依据.     

管内高压气体冲击静态液柱的CFD模拟

为可视化内部流场,采用Fluent软件对警用脉冲防暴水炮炮管内高压气体冲击静态液柱的过程进行了三维数值模拟,得到了重力作用和无重力时的三维气液界面形状,分析了不同时刻管内的速度和压力变化情况,将压力模拟值与理论计算值进行了比较分析.从模拟结果可以看出,重力对于界面形状影响较大,液柱加速过程开始呈线性增加,当t>0.01...     

脉冲防暴水炮非淹没气体射流的RANS和LES模拟

为提高脉冲防暴水炮刺激剂的雾化水平,必须提高射流的出口速度和改善雾化带形状,而这些因素与管内非淹没气体射流的湍流流场息息相关。为准确描述湍流分布和水柱加速过程,对脉冲防暴水炮的非淹没气体射流进行了RANS和LES模拟。结果表示LES模型较RANS的标准k-ε模型能更为精确地描述湍流分布和管内非淹没气体射流速度的各向异性。但两者对于水柱加速过程的描述基本一致,只是由于LES模型的气液参混较为充分,气液速度相差较小,而可能导致两模型气体在喷口膨胀规律的异同。LES模型气液界面复杂,是用于研究管内气液流型的理想方法。该方法为三维模拟打下了较好的基础,所得结果可以作为管外射流研究的初始条件。     

Brill流型的脉冲防暴水炮发射管内气液两相流流型

搭建了脉冲防暴水炮气液两相流动力研究的模化实验平台,对水炮发射管进行可视化研究的改装,通过高速摄影机来拍摄发射管内气液两相流气液界面运动的行为。简化了水炮的三维物理模型,应用OpenFOAM软件自带的大涡数值模拟模型(LES)对发射管内气液两相流进行流场仿真,得到了流型的演变过程。数值模拟结果显示脉冲防暴水炮发射管内气液两相动力过程的流型演变规律为:开始阶段为冲击流,但持续时间极为短暂;然后演变为环状流,持续时间较长;最后为气液掺混阶段的雾状流。数值模拟结果与实验结果吻合良好。     

基于射流微分方程组的水炮命中问题求解

船用高压水炮的自动控制系统实现关键在于对目标命中问题的求解,即通过给定相关参数信息,求解水炮射击时的射击诸元(方位角和高低角)。建立了基于牛顿第二定律的水炮射流微分方程组,给出了使用四阶龙格库塔法实时解算的流程。并针对命中求解过程中的不同情况,利用matlab进行数值仿真对比,验证了利用微分方程组求解水炮命中问题的可行性,可为消防水炮的智能控制研发提供借鉴意义。