身管內(nèi)多物理場耦合分析.pdf

1、機槍是現(xiàn)代陸軍最重要的火力武器之一，具有威力大、射程遠、重量輕、機動性好等特點，是打擊一公里內(nèi)火力點和輕型裝甲目標(biāo)最經(jīng)濟最有效的手段。射擊時，機槍身管處在高溫高壓高速火藥流體的沖擊和彈丸的機械摩擦雙重作用下，隨著射擊次數(shù)或射速的提高最終引起身管膛線磨損、彈丸初速度降低、射擊精度下降，研究認(rèn)為熱沖擊作用是引發(fā)這些故障的主要原因，故研究機槍身管在射擊時瞬態(tài)溫度場的變化規(guī)律和應(yīng)力分布對身管的壽命預(yù)測、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇具有重要的意義。

2、　　本文研究了身管在射擊時的傳熱過程以及火藥流體在身管內(nèi)的流動過程，建立了身管傳熱和火藥流動的數(shù)值模型，采用借助MpCCI多物理場耦合計算平臺聯(lián)合結(jié)構(gòu)分析軟件ABAQUS和流場分析軟件Fluent的方法對機槍身管進行流-固-熱多物理場耦合計算。ABAQUS采用耦合溫度位移模型對身管的傳熱過程及熱力耦合進行了模擬計算；FLUENT采用標(biāo)準(zhǔn)k??湍流模型對身管內(nèi)的火藥流動過程進行了分析計算，通過MpCCI交換結(jié)構(gòu)場和流場在耦合區(qū)域的計算結(jié)果

3、并以此互為對方的邊界條件最終完成了身管的流-固-熱耦合計算。
　　針對身管內(nèi)壁不同的鉻涂層厚度建立了0.28mm、0.35mm、0.41mm三種幾何模型，對其進行流-固-熱多物理場耦合有限元仿真計算，分別得到了三種身管的瞬態(tài)溫度場和應(yīng)力場分布情況。對比分析計算結(jié)果得出以下結(jié)論：基于MpCCI多物理場耦合接口，聯(lián)合結(jié)構(gòu)計算軟件ABAQUS和流體計算軟件Fluent對身管進行流-固-熱耦合的分析方法是可行的；在相同的射擊條件下，隨著身