粘流场数值模拟关键技术研究进展

综述了粘流场数值模拟中的关键技术-湍流模型、数值求解方法、网格生成方法及动力边界模拟方法的研究进展，这些技术的深入研究和突破将会推动数值模拟技术在工程领域的发展和应用。     

基于动网格模型的两栖车辆数值模拟

采用弹簧近似法和网格局部重构法相结合的非结构动网格技术,利用水动力模型耦合6自由度刚体运动和自由水面进行数值模拟,计算两栖车辆的水动力特性。研究结果表明,动网格模型对求解三维流固耦合问题有效,运用数值方法分析两栖车辆水动力特性、预测航速航姿是有效的两栖车辆水上性能的设计方法。     

基于 CFD 技术某超大型复杂腔体流场数值研究

为研究复杂腔体内航行体在出筒过程中的燃气流场和腔体内部压力建立情况,采用计算流体力学方法和动网格技术,对航行体出筒过程进行数值模拟。将安置在腔体内的航行体作为运动实体,随着航行体的运动,相应的流场计算边界发生变化。计算过程根据当前时刻喷管内流场及燃气流场计算航行体受力情况,确定航行体在任意计算时刻的运动速度,并由相应的运动边界更新网格,计算新网格下的流场参数分布。计算结果与实验结果符合较好,说明文中方法能够有效地揭示航行体出筒过程中燃气流的动力特性,通过分析这些流动现象,为工程应用提供有意义的参考。     

基于动网格技术的潜艇热尾流浮升规律研究

针对基于相对运动的"排水法",无法全面、准确地反映潜艇热尾流浮升扩散规律,建立基于动网格技术的潜艇水下航行的二维计算模型,利用流体计算软件Fluent对潜艇排放过程中的流动-传热过程进行数值模拟。采用网格重构和网格光顺方法结合Profile运动边界驱动机制实现网格区域运动,确保模型符合实际运动规律。研究动网格技术和"排水法"热尾流最大浮升高度沿流向分布情况,最大浮升高度和中心温度随时间的变化规律。研究结果表明:动网格技术对于潜艇航行过程中的热尾流浮升过程有较高的计算精度;模拟结果捕捉到了浮升过程中流动和传热的瞬时变化,揭示了热尾流浮升扩散的规律。研究结果进一步为潜艇红外特征研究提供了理论支持和方法思路。     

水深对机枪密封式膛口流场影响的数值分析

为了探究水深对水下机枪密封式膛口流场的影响,文章运用流体计算软件FLUENT,结合用户自定义函数(UDF)和动网格技术,对12.7 mm滑膛式机枪在1 m、50 m和100 m水深条件下的密封式膛口流场进行了数值分析。计算结果表明:随着水深增大,弹丸初速降低明显而膛压略有升高;弹丸膛外行程在不同水深条件下均满足指数函数规律;弹丸水下运动过程中,速度衰减随着速度降低而加快;水深越大,膛口流场激波膨胀区域越小,马赫盘位置离膛口越近,膨胀区头部温度越高而速度越低;200μs时刻,随着水深增大,燃气射流在越过马赫盘后温度出现峰值次数减少。由此可见,水深对水下机枪密封式发射内弹道结果和膛口流场的影响具有一定规律。     

电磁轨道炮超高速弹丸侵彻靶板仿真研究

针对电磁轨道炮超高速弹丸侵彻靶板问题,建立超高速弹丸与靶板模型,利用Abaqus软件,结合Mie-Grüneisen状态方程、Johnson-Cook本构方程和Johnson-Cook断裂准则,对钨合金弹丸以同样速度不同旋转速度侵彻靶板,对钨合金弹丸以不同速度侵彻同样靶板,对钨合金弹丸以同样速度侵彻不同材料靶板进行仿真研究。对各种条件下超高速弹丸侵彻靶板过程进行了剖析,得到4条仿真结论。     

带偏舵航天飞机的网格生成及流场数值模拟

以OV-102航天飞机为对象，研究了有舵面偏角的全机单区结构网格的生成方法，模拟并分析了高超声速条件下全机及舵面气动特性。结果表明，带舵偏航天飞机单区结构网格生成方法及流场数值模拟方法，可正确模拟该复杂外形在中小舵偏条件下的气动特性。     

电磁轨道炮的电路仿真建模

电磁轨道炮的机械、电磁、热等物理过程非常复杂,并且这些过程相互耦合,导致电磁轨道炮的仿真建模非常困难。基于电磁轨道炮的工作原理,采用差分法,将电流、速度及位移考虑在内,并对其进行迭代求解模型参数,建立电磁轨道炮在电路层次上的电源系统以及轨道电枢在内的整个系统模型。利用Matlab进行仿真,通过与其他文献及实验数据对比,证明该方法的正确性和有效性。     

基于动网格的物体下沉运动的二维数值模拟

为精确求解流固耦合问题中物体大幅度运动时的受力情况和运动轨迹,采用基于任意拉格朗日-欧拉方法(Arbitrary Lagrangian Eulerian)的动网格技术,计算水气两相粘性流体中下沉物体的运动规律,并与模型试验的结果进行对照。结果表明,数值模拟所得物体的下沉轨迹和速度与模型试验吻合较好,从而验证了程序的可靠性和精度,可用于实际的溃坝堵口组件运动的数值模拟。     

电磁轨道炮反后坐装置研究

随着电磁轨道炮发射能级越来越大,发射装置后坐力也越来越大,为改善炮架受力,使用反后坐装置成为必要。本文以某电磁轨道炮为研究对象,建立了发射系统简化实体模型和动力学模型,在相同发射工况下,分别对采用3种不同类型反后坐装置的发射系统在0°和45°射角状态下的后坐复进运动规律进行仿真计算,得出在宽射角范围条件下,采用两复进机和两驻退机均匀对称布置方式的反后坐装置,反后坐综合效能更优的结论。本研究对大能量、宽射角电磁轨道炮的发射系统总体设计具有一定的参考价值。     

电磁轨道炮馈电方式分析及耦合仿真研究

炮尾馈电装置是电磁轨道炮的关键部件之一,其馈电方式的选择对电磁轨道炮的电流汇流和总体布局起着至关重要的作用.本文讨论了方型、T型、环型馈电方式,重点基于T型馈电方式建立了简易的三维模型,描述了电磁场-应力场耦合计算理论,并利用Ansys仿真软件对母线铜板和同轴电缆进行了电流分布规律及电磁-应力场耦合仿真,仿真结果与理论分析相符合.本文的研究成果对于炮尾馈电装置更深层次的设计具有参考意义.     

小口径舰炮可靠性技术研究

以某型舰炮为结构模型，运用可靠性的方法对其在设计、生产过程中可靠性进行分析和预测，达到对舰炮可靠性技术研究的目的。借助可靠性试验有效地对舰炮进行可靠性评估和评定，提出了小口径舰炮达到规定的可靠性指标的方法。     

舰炮驻退机流场研究

驻退机是舰炮反后坐装置的重要组成部分。驻退机传统的设计计算方法复杂,误差较大,所能收集的数据有限,无法得到整体流场的情况。某舰炮在长连发射击试验时,出现复进时间长的故障。对该问题传统设计方法计算与射击试验结果不符。本文采用计算流体力学方法对驻退机流场重新进行分析,通过计算机模拟仿真,研究驻退机内部流场的变化规律,利用流体力学相关理论解决实际工程问题,为解决复进时间长问题提供参考。     

舰炮射击过程中的瞬态热响应数值模拟

利用有限元法对舰炮射击过程中的身管瞬态热响应进行数值模拟,在简述各种热影响的基础上,根据数值模拟结果,提出相应的身管热控制措施。其结果对保障武器装备的安全和提高身管的使用寿命具有指导意义。     

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。     

舰船狭长空间电缆火灾热流场特性数值研究

为研究舰船狭长空间内电缆发生火灾后的热流场特性规律,建立适用于狭长空间的火灾计算数学物理模型。对控制方程组进行简化和变形,用数值程序求解,得到狭长空间电缆火灾发生后烟气蔓延特性规律,舱内温度场分布以及随时间的变化,不同位置的火灾特征参数变化的差异性,以及典型工况下特征参数的阈值;探讨设备发热对火灾热流场的影响。通过分析火灾热流场特性变化规律,为狭长空间火灾探测设计提供参考。     

海水酸化池内部流场的数值模拟与实验研究

为了提高海水电解酸化系统的酸化效率和运行稳定性,高效地提取出海水中储存的高浓度CO_2。基于流体分析软件Fluent,以三舱室海水酸化池为研究对象,建立其流场模型,对酸化池内的水流流场进行数值模拟,分析了不同的流量条件和不同的结构参数对海水流场分布的影响,探索性地研究了如何避免酸化池内不溶物沉积的产生。结果表明,只有当改变酸化池的水流流道结构,使流道与入口尺寸接近时,才能提高酸化池的畅通性,消除流场中的低速滞留区。在搭建的海水电解酸化系统流程上进行了实验,实验结果验证了数值模拟的有效性和正确性,为海水电解酸化提取CO_2酸化池的结构设计提供了依据。