底部排氣彈底部流場數(shù)值模擬與氣動彈道特性研究.pdf

1、隨著火炮精度的提高以及現(xiàn)代戰(zhàn)術與技術的發(fā)展，增加火炮射程顯得尤為重要。在增大火炮射程的諸多方法中，底排增程以其結構簡單、增程率高等優(yōu)點為世界各國所廣泛采用。底部排氣方法通過向彈底低壓區(qū)排入質(zhì)量與能量、提高底壓來達到減阻增程的目的。針對底部排氣彈的相關關鍵技術國內(nèi)外已形成一些成果，但關于底部排氣彈的底排參數(shù)優(yōu)化設計問題、高速旋轉(zhuǎn)條件下底部流場的計算分析及其對減阻特性的影響等問題研究得非常少。為此，本文以高速旋轉(zhuǎn)底部排氣彈為研究對象，圍繞底

2、排參數(shù)對底排彈減阻增程特性的影響、底排參數(shù)優(yōu)化、底部流場數(shù)值模擬和氣動特性分析等方面進行研究分析。
　　(1)分析了底部排氣彈的減阻機理并建立了其內(nèi)外彈道模型。通過分析底排藥劑的燃燒機理，運用公式推導等方法建立了底排內(nèi)彈道方程組;在分析底部排氣彈所受力和力矩的基礎上，根據(jù)牛頓第二定律和動量矩定理推導出了底排彈的六自由度剛體彈道方程。底排裝置內(nèi)彈道方程和底排彈外彈道方程相結合構建成為底部排氣彈的彈道計算模型。
　　(2)研究了

3、底排參數(shù)對底排彈減阻增程特性的影響。利用已構建好的底部排氣彈彈道計算模型，以某底部排氣彈為例進行彈道計算，對比分析了藥劑燃速系數(shù)、底排藥柱長、藥柱內(nèi)徑、藥柱分瓣數(shù)和噴口直徑等底排參數(shù)對底部排氣彈彈道特性的影響。
　　(3)以射程最大化作為目標函數(shù)對底部排氣彈的底排參數(shù)進行了優(yōu)化設計。選取底排藥柱燃速系數(shù)、底排藥柱長、藥柱初始內(nèi)半徑、藥柱分瓣數(shù)和底排噴口直徑等5個參數(shù)作為優(yōu)化設計變量，選取射程作為目標函數(shù)，并依實際情況設置一定的約束

4、條件?；谶z傳算法和粒子群算法各自的優(yōu)缺點，設計了尋優(yōu)速度快、精度高的遺傳粒子群算法作為尋優(yōu)過程的智能優(yōu)化算法，進而構建了底部排氣彈彈道優(yōu)化設計模型，并以此模型對底部排氣彈的底排參數(shù)進行了優(yōu)化設計。
　　(4)數(shù)值模擬了底部排氣彈的底部流場并分析了其對減阻特性的影響。采用滑移網(wǎng)格等技術手段，建立了底排彈數(shù)值仿真模型，對無旋條件和高旋條件下底部排氣彈的底部流場進行了數(shù)值模擬與計算分析，研究了無旋條件下排氣參數(shù)、來流馬赫數(shù)以及炮口、高