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。     

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。     

发射筒热力耦合场下力学性能研究

发射筒是潜载导弹发射装置的重要组成部分,需要有足够的强度和刚度满足不同发射条件。本文结合实验数据,建立仿真模型,通过静力分析得到压力和结构载荷作用下的变形和应力分布;通过温度场分析得出筒上温度分布及温度载荷作用下应力应变情况;通过热力耦合场分析得到发射筒整体变形与应力分布。结果表明:在气压和结构载荷作用下发射筒最大变形1.5 mm,筒底应力125 MPa;温度场下温度自筒底段至筒体段阶梯分布,热应力作用下最大变形3.5 mm,最大应力317 MPa;热力耦合场下发射筒最大变形4.23 mm,最大应力384 MPa。3种工况下分析结果显示温度载荷是影响发射筒应力应变的主要因素,设计时在筒底圆弧面中心处需要加强。     

一种筒盖系统载荷计算方法

水下发射导弹时,筒口压力场是发射装置筒盖系统的主要外负荷,关系着筒盖的安全,因此计算筒盖上的最大载荷及力矩显得尤为重要.本文利用某型产品11发试验的实测数据,结合前期筒口压力场的研究成果,运用最小二乘法给出了计算筒盖最大载荷及最大载荷力矩的经验公式,能在导弹发射前一定程度上预示某型筒盖受到的最大载荷及最大载荷力矩.     

基于AMESim的筒盖系统建模与特性分析

筒盖系统的机械机构和液压系统的设计直接影响到潜载导弹的战术指标,开盖时间和开盖角度是筒盖系统的主要开盖特性。本文通过数值模拟揭示了筒盖系统的关键参数对开盖特性的影响规律,利用AMESim软件建立筒盖系统的仿真模型,得出电机转速、液压泵排量、溢流阀压力、筒盖质量、油缸行程等关键参数对开盖特性的影响规律,研究结果表明:液压系统允许的最大流量决定了筒盖系统的开盖时间,开盖过程中承受的负载受筒盖的重力和比例调速阀形成的背压共同决定,油缸的行程对开盖角度起到决定性作用,比例调速阀的额定流量与控制策略共同决定液压系统的最大流量。     

复合材料发射筒筒体发射力学特性仿真分析与优化

采用有限元数值仿真方法对导弹发射时某型玻璃纤维复合材料发射筒筒体的刚强度进行评估分析。将筒壁螺旋层螺旋角、环向层与螺旋层厚度比以及筒壁厚度作为设计变量,对复合材料发射筒筒体进行优化设计。研究结果表明：优化前的复合材料发射筒筒体安全裕度低,不满足设计要求;优化的复合材料发射筒筒体最大位移降低了57.8%,安全裕度提高到0.27,满足了筒体设计要求,且复合材料发射筒筒体重量比优化前轻6.8%。研究结果为复合材料发射筒筒体的设计提供参考。     

某型导弹发射装置筒盖系统降载技术研究

通过分析筒盖系统模态和筒口压力场规律,得出筒盖系统最大载荷是由耦合共振引起的结论。根据该结论,提出了在筒盖锁定器与其连接支撑之间增加阻尼器的降载方案。经理论分析,该方案可大大降低筒盖系统在筒口压力场作用下的最大载荷。     

水下垂直发射航行体多孔排气气泡融合特性研究

水下航行体采用多孔排气可有效改善航行体受力特性,多孔排气排出气泡融合特性是航行体受力改善的基础。文章基于空泡独立膨胀原理建立了多孔排气气泡形态理论计算模型,通过试验验证了模型的合理性,并给出了匀速运动时多孔排气气泡融合准则,为排气气泡融合判定奠定了基础。针对初始压比、航行体运动速度、排气孔参数等因素对排气气泡形态影响开展计算,结果表明航行体运动速度在一定范围内越高、相同排气总面积下排气孔数量越多,越有利于排气融合,初始压比对排气融合影响较小。     

舰载导弹发射筒指向精度研究

指向精度是衡量导弹发射筒发射精度的一项重要指标,为导弹提供了初始的出筒角度,是导弹是否能够准确命中目标的关键因素之一。本文通过剖析某舰载倾斜固定式导弹发射筒的总体结构,确定了影响导弹发射筒指向精度的因素,运用基于均方根值和最大值相结合的误差分析理论对导弹发射筒的指向精度进行统计计算,结合数据对比分析,提出1套可靠且系统的研究方法。该研究方法在一定程度上解决了影响导弹发射筒指向精度各个因素之间的相位角问题,较为客观地反映了指向精度的真实情况,对导弹发射筒总体设计具有一定的指导意义和应用价值。     

船舶远程尾流场中气泡上浮运动模型

针对尾流气泡运动过程中上浮速度与半径变化互相影响的动态耦合问题,分析了气泡的受力情况,考虑到非恒定Basset力的影响,得出了气泡瞬态加速度模型;并在气泡传质模型中引入非平衡传质理论,得出了气泡的瞬态非平衡传质模型;进而依据气泡质量变化率实现了两模型的耦合,以此构建了完整的船舶远程尾流场中气泡上浮运动模型.计算结果表明,Basset力对运动初始阶段的速度变化影响显著,而引入非平衡传质理论的计算结果与实验吻合更好.     

潜艇垂直发射导弹过程中的不确定因素对操纵控制的影响

潜艇在导弹垂直发射过程中所受的激变力十分复杂,包括导弹弹射出筒的发射反力、高压燃气溢出造成的负压区、导弹出筒与海水灌冲发射筒造成的失重与超重等。在实际发射过程中,这些激变力的大小及其时间特性都具有一定的随机性,因而成为在一定范围内变化的不确定因素。结合潜艇空间运动方程,建立潜艇垂直发射导弹过程的仿真模型,根据数值仿真计算结果,分析不确定因素对导弹发射及潜艇状态挽回控制过程的影响。     

潜艇垂直发射导弹过程中的不确定因素对操纵控制的影响

潜艇在导弹垂直发射过程中所受的激变力十分复杂,包括导弹弹射出筒的发射反力、高压燃气溢出造成的负压区、导弹出筒与海水灌冲发射筒造成的失重与超重等.在实际发射过程中,这些激变力的大小及其时间特性都具有一定的随机性,因而成为在一定范围内变化的不确定因素.结合潜艇空间运动方程,建立潜艇垂直发射导弹过程的仿真模型,根据数值仿真计算结果,分析不确定因素对导弹发射及潜艇状态挽回控制过程的影响.     

基于Simulink仿真的发射筒盖反步控制算法研究

本文对筒盖的开盖动力学模型和电液系统模型进行分析,基于Simulink仿真技术搭建了筒盖系统的仿真模型,并在此基础上研究了跟随筒盖角速度/时间曲线与角度/时间曲线的反步控制器,经过仿真与试验验证,筒盖角速度跟踪误差明显减小,说明了反步控制算法在筒盖控制中的有效性。     

同心发射筒系留盖体燃气开启技术

为实现同心发射筒上的系留盖体在燃气作用下打开,讨论盖体分为4片被燃气吹开和盖体整体被燃气吹开2种方案,并对盖体被燃气吹开过程进行模拟分析。计算结果表明,盖体分为4块被燃气吹开速度快,筒内压强降低速度快。因此,盖体分为4块的方案对筒内导弹发射环境更有利。     

气泡动力学数值模型的稳定性研究

基于势流假设,建立气泡动力学数值模型,并开发计算程序.系统地分析了不同模型、不同单元类型的计算精度,以及网格划分、时间步等因素对计算结果的影响,验证了本文数值模型的收敛性,并在计算过程中分析了动能、势能及总能量随时间的变化.为考核文中建立的气泡动力学计算模型的有效性,分别将轴对称模型及三维模型与Rayleigh-Plesset气泡模型的精确解及实验数据、实验照片进行了对比分析,分析表明,计算结果与Rayleigh-Plesset模型及实验数据吻合很好,表明文中建立的计算模型是可行的、有效的.并分析了气泡在重力场中的运动特性.     

横流中水下气泡运动特性模型对比研究

为更好地研究水下气泡的运动规律,开展横流作用下水下气泡的运动特性模型研究。首先以动量定理为基础,推导横流中水下高速气体的射流轨迹模型;其次依据牛顿定理,对水下气泡进行受力分析,建立横流中单气泡的运动数学模型;最后采用龙格-库塔法对2个模型进行求解与分析。结果表明,2个计算模型在各自的气泡速度范围内,能够模拟对应的气泡运动轨迹,而随着横流速度的不断增加,计算结果误差越来越大。研究结果为水下气泡在复杂流场中的运动特性研究提供参考。     

某型导弹垂直发射筒底部与潜艇连接方式对比分析研究

本文对比分析某型导弹垂直发射筒底部与潜艇多种连接方式,研究了潜艇深潜时的发射筒变形规律,仿真计算出潜艇深潜时导弹发射筒下适配器部位的变形量,优选出铰接+筒间支板的连接方案为发射筒底部与潜艇最佳连接方式。     

某型导弹垂直发射筒底部与潜艇连接方式对比分析研究

本文对比分析某型导弹垂直发射筒底部与潜艇多种连接方式,研究了潜艇深潜时的发射筒变形规律,仿真计算出潜艇深潜时导弹发射筒下适配器部位的变形量,优选出铰接+筒间支板的连接方案为发射筒底部与潜艇最佳连接方式.     

冲击波作用下气泡动态响应数值研究

采用边界元法模拟冲击波作用下气泡动态响应,应用Mixed-Eulerian-Lagrangian(MEL)法模拟气泡的演化。分别模拟规则冲击波和爆破冲击波与气泡的相互作用,三维数值模型计算结果与已有实验数据进行对比,结果表明,计算值与实验数据吻合良好,验证了计算模型的有效性。改变冲击波参数和气泡初始状态及特征参数,研究不同参数下气泡的动力学特性,得出规律性曲线。     

基于AUTODYN的气泡与固定壁面相互作用数值模拟

阐述了AUTODYN软件模拟水下爆炸气泡的原理及过程,通过球对称模型以及重力场中气泡的实验数据与AUTODYN计算结果的对比,验证其在计算气泡脉动时间和压力等方面的计算精度,并以此为基础研究近壁面水下爆炸气泡的动力学特征以及影响因素,包括无量纲距离对气泡形状的影响,固壁面对气泡最大半径、脉动周期和射流时间的影响,以及近固壁面气泡射流速度及压力的变化等,总结相关规律,为气泡的数值模拟研究提供参考。