燃气蒸汽式弹射内弹道研究

燃气-蒸汽式弹射方式以其结构简单、温度适中、压力输出平稳等优点,被越来越广泛地应用到水下运载器的发射系统中,深入研究燃气-蒸汽式弹射装置的内流场对弹射装置的设计、改进具有重要意义。本文通过采用3种不同仿真模型对燃气-蒸汽式弹射内弹道进行计算,结果表明:对流场进行仿真计算时应同时引入汽化模型和组分输运模型,其仿真结果与实际情况更为相符。汽化模型对流场温度的影响比对压力和速度的影响更为明显。研究成果可为燃气-蒸汽式弹射装置的设计与改进提供理论支撑。     

发射内弹道计算模型研究

对以燃气-蒸汽式发射动力装置为动力源的导弹冷弹射过程进行了分析，对冷却水汽化机理进行了研究，针对不同状态的冷却水，提出了不同汽化方式组合的冷却水汽化模型，在此基础上将弹射过程划分为4个阶段，并推导出各个阶段的汽化方程和能量平衡方程，建立了发射内弹道基本方程组。计算模型改进后，发射内弹道的计算精度有很大提高。     

潜射模拟弹弹射后效分析

基于Mixture多相流模型和动网格技术构建了二维轴对称弹射后效仿真模型,模型中可同时考虑空化和汽化效应;仿真获得了模拟弹弹射入水后的速度变化特性,同时还分离了均压气体和汽化作用等因素对弹射后效具体量值的影响.仿真结果表明,均压气体对弹射后效影响显著,而汽化作用影响较小.文中研究方法及其结论可为潜射导弹筒口压力场分析以及水弹道设计提供有益的指导.     

舰载蒸汽弹射内弹道设计计算

应用导弹发射内弹道原理,建立了舰载蒸汽弹射内弹道设计与计算模型。并以某型飞机为例,对所建立的内弹道设计与计算模型进行了仿真计算。仿真结果表明,所建立的模型能较好地满足内弹道设计指标要求,这对舰载蒸汽弹射装置的设计与工程研制具有一定的参考价值。     

发射动力系统内弹道优化设计计算

建立了燃气-蒸汽发射动力系统内弹道优化设计的基本关系式,并对某型导弹的弹射内弹道进行了设计计算.计算结果与试验结果相吻合,对弹射内弹道的工程设计具有一定的参考价值.     

舰载机蒸汽弹射热力学仿真分析

通过对蒸汽弹射器基本工作原理的了解,运用动力学与热力学知识对其进行分析,考虑风速和开槽汽缸导热及漏气对弹射的影响,在合理的假设前提下利用Matlab/Simulink仿真软件建立出了蒸汽弹射热力学动态仿真模型,并以美国C-13型蒸汽弹射器为对象进行仿真分析,得出弹射过程中舰载机的加速度、速度、位移和储汽筒和汽缸内压力、温度以及漏汽量及耗汽量等参数的变化规律,对进一步了解蒸汽弹射具有一定意义。     

舰载机蒸汽弹射热力学仿真分析

通过对蒸汽弹射器基本工作原理的了解,运用动力学与热力学知识对其进行分析,考虑风速和开槽汽缸导热及漏气对弹射的影响,在合理的假设前提下利用Matlab/Simulink仿真软件建立出了蒸汽弹射热力学动态仿真模型,并以美国C-13型蒸汽弹射器为对象进行仿真分析,得出弹射过程中舰载机的加速度、速度、位移和储汽筒和汽缸内压力、温度以及漏汽量及耗汽量等参数的变化规律,对进一步了解蒸汽弹射具有一定意义。     

火药燃烧产物水蒸气对水下导弹弹射弹道模型的影响

本文对采用高温燃气配合冷却水连续注入式调能的水下导弹弹射过程进行分析,考虑了火药燃烧产物中水蒸气的影响,将燃气中的水与冷却水统一考虑,再分为预先集中注入水和连续喷注水两部分。针对燃烧产物及不同阶段注入的水,进行了汽化机理、建压、做功过程分析,并以此为基础,依据弹射进程的不同特点,按3个不同的特征阶段,建立了能量平衡方程和汽化方程,构建了考虑火药燃烧产物中水蒸气的弹射弹道模型基本方程组,该模型的改进提高了水下导弹弹射出筒过程的计算精度。     

钢丝绳气缸式弹射装置陆上及水下发射内弹道对比分析

对比分析了筒式弹射装置与钢丝绳气缸式弹射装置的特点,针对钢丝绳气缸式弹射装置建立发射内弹道计算模型,并对陆上发射及水下发射2种状态进行简单的计算分析,获得了陆上及水下的发射内弹道数据,主要包括位移、速度、加速度、压力和温度等的特征值及曲线。分析结果表明,钢丝绳气缸式弹射装置可以适用于陆上及水下发射,并满足导弹大深度发射、大范围变深度发射、高速出筒、寂静发射等发射要求。     

蒸汽流冷却水喷雾掺混蒸发过程一维数值模拟

通过分析高温水蒸汽流中冷却水喷雾液滴的蒸发和液滴与蒸汽流之间的掺混过程,建立描述蒸汽流动和液滴运动变化的数学物理模型。基于欧拉拉格朗日方法和SIMPLE算法设计了一维程序进行仿真计算,获得了试验器中蒸汽相压力、温度、速度的分布及冷却水喷雾液滴的粒径、速度、温度的变化过程。针对不同的冷却水喷嘴结构和工况参数进行一维仿真计算,得到各参数对掺混蒸发过程的影响,为合理控制蒸汽流冷却过程提供指导。     

基于CFD技术的舰炮发射对观瞄装置的影响

为分析舰炮发射时高温、高压、高速的火药气体对炮口附近的观瞄装置的影响,建立舰炮身管与观瞄装置的三维流场仿真模型,分析炮口流场的形成过程,得到舰炮发射时的压力场和温度场。同时对观瞄装置上各面及附近特殊点进行压力和温度的监测,分析各监测位置的数据。结果表明该总体方案下舰炮发射时,炮口冲击波对观瞄装置影响较大,高温火药气体对其的影响可以忽略。研究结论表明,利用CFD方法可以对武器系统总体方案的布置提供一定的设计参考。     

燃气轮机排气引射装置数值模拟

对燃气轮机排气引射装置进行了三维数值模拟，采用非结构网格、Realizable κ-ε湍流模型求解三维N-S方程组，得到了全流场速度、压力、温度等的分布情况，并进行了详细分析。结果表明所采用的数值模拟方法较为准确，能充分反映排气引射装置的流场发展情况。对排气引射装置设计具有指导意义。     

小型旋流燃烧器冷热态流场数值模拟

本文以一种装载在液货船上的小型旋流燃烧器为对象,利用Fluent商用软件,采用非预混PDF燃烧模型、DPM离散相模型和D0辐射模型等,对其内部冷热态流场进行数值模拟研究,得到了燃烧器内部燃油喷射、油气混合以及燃烧流动的规律,模拟结果和试验数据基本吻合。通过分析燃烧室内部压力场、速度场、温度场、组分浓度场的变化,找到燃烧室内部烟气流动的规律,仿真结果对实际运行、设计及改造提供了有益的参考意见。     

冷却液舱内水下气体射流的数值模拟

本文采用数值模拟方法,对高温高压饱和蒸汽通过管道,输送到船用冷却液舱内出现的射流现象进行了研究。基于VOF多相流模型和RNG湍流模型,建立气、液两相流动数学模型,利用Fluent模拟了气体通过管路喷射到液舱内的全过程,同时考虑了气、液两相间的相互转化,得到了液舱内及管路内流场压力变化特性。     

水下航行体垂直发射筒口压力场 L/E耦合数值模拟

采用 Lagrange 结构网格和 Euler 流场网格（L/E）耦合的数值仿真方法,对潜射航行器出筒后筒口压力场进行三维数值仿真分析。计算模型考虑海水的横向来流和航行体出筒过程对筒口气泡脉动的影响。仿真计算获得了筒口压力场气泡脉动主要特征,试验与计算的2个主要压力波峰曲线形状基本一致。通过对比计算表明,考虑横向流作用可以有效减少筒口压力场计算偏差。本文的计算方法及结论可为发射筒口压力场分析提供有益指导。     

基于CFD的潜艇阻力及流场数值计算

运用雷诺平均N-S方程,使用CFD前处理软件ICEM CFD划分流场网格,采用RNG k-ε湍流模型,实现了对裸潜体、带指挥台围壳艇体、带十字尾翼艇体、全附体潜艇4种模型的阻力及粘性流场的数值模拟。通过数值模拟,得到了潜艇表面压力分布情况和附体附近流场的一些特性,为进一步优化潜艇的艇型和分析潜艇的流噪声打下了基础。而阻力的对比在一定程度上验证了数值模拟的可靠性。     

船用诱导通风装置流动特性计算分析及试验验证

本文针对某船用反吹风结构形式的诱导通风装置进行了射流特性数值及实验研究。基于诱导射程指标,首先进行了一维性能仿真初估,给出喷嘴的大致直径,并采用CFD技术对有无导流两种结构形式的喷嘴进行了射流特性仿真对比,确定采用有导流的喷嘴结构形式,进而对诱导通风装置的整机进行CFD仿真,确定了整机的压损、气流组织和射流特性,并与后期试验数据进行了对比,验证了设计和数值计算的准确性。本文给出了一种结合一维设计和三维仿真的诱导通风装置前期设计方法,能节省试验成本,可为后续不同性能指标的诱导通风装置提供设计参考。     

带附体潜艇绕流场数值计算与验证

采用κ-ε湍流模型和有限体积法用求解RANS方程的方法,对全附体的SUBOFF AFF-8潜艇模型三维粘性绕流场进行了数值模拟计算.一种结合增强型壁面函数的两层模型被采用,以便在近壁区域采用精细网格来模拟边界层内的流场流动特征.给出了雷诺数Re=1.2×107下模型表面纵中剖面线上半部分压力系数与摩擦阻力系数的分布,以及指挥台围壳与尾翼表面不同高度处的压力系数分布,同时计算了桨盘面处的尾流速度分布,并与有关文献给出的实测值进行了比较和验证,分布趋势基本一致,较相关文献给出的计算结果有相当大的改进,此外从指挥台围壳与尾翼后的速度矢量图观察到了与有关文献相同的涡旋流场结构,从而验证了该数值方法的有效性,为潜艇概念设计中评价设计方案优劣提供了重要的技术手段.     

喷管中气液两相混合物流动的等熵分析

文章基于均质混合物的等熵和正压条件,建立了喷管内定常气液两相流动的等熵模型及其微分方程,并因此得到了喷管内混合物压力、体积分数、马赫数以及温度之间的等温与等熵的解析关系。解析解表明,气液质量流率之比增加,喷管内混合物的温度变化明显,而混合物的临界流动特性与滞止点的气体体积分数有关。基于以上解析关系以及连续性方程得到喷管线型与压力分布的解析关系,通过该关系可以根据期望压力分布逆向设计得到喷管线型,或者根据给定喷管线型求解得到喷管内的流动。     

摇摆条件下船用蒸汽蓄热器放汽过程数值研究

基于两流体模型和热相变模型,结合考虑附加惯性力的摇摆计算模型,并引入指数压降放汽边界条件,利用CFX软件进行了摇摆条件下船用蒸汽蓄热器放汽过程数值计算。计算结果显示,在摇摆条件下,蒸汽蓄热器放汽压力和温度均快速降低,但摇摆运动对放汽压力和温度参数影响比较小;摇摆运动加强蒸汽蓄热器内汽水两相流体的湍流交混,诱发蓄热器压力场、速度场和温度场分布紊乱;周期性的摇摆运动导致蒸汽蓄热器水位产生剧烈的周期性波动,且波动周期与摇摆周期基本一致。摇摆模型在蒸汽蓄热器两相流数值模拟中的成功应用,可为海洋条件下蒸汽蓄热器热工水力的准确分析提供参考。