兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (5): 1277-1287.doi: 10.12382/bgxb.2022.0066
收稿日期:
2022-01-26
上线日期:
2022-06-14
通讯作者:
LIANG Xiaoyang, LU Chenyu, LE Guigao*()
Received:
2022-01-26
Online:
2022-06-14
摘要:
为解决某型号发射装置工作过程中箱内冲击波强度不足的问题,采用数值模拟方法,结合动态网格自适应技术,对燃气冲击波开盖技术中涉及到的流动现象和箱内初始冲击波的产生机制进行研究。通过与相关试验结果对比分析验证所提数值方法的精度,以及当前自适应方法在对关心的流场特征,如冲击波阵面、接触间断等,进行动态加密或稀疏时有可靠的性能。以平板型后盖为例(原始设计)详细阐述了箱内冲击波的演化机制,为更好地认识该技术的工作机制提供帮助;进一步对比了穹顶型后盖对箱内冲击波形成的影响。研究结果表明,与平板型后盖相比,采用穹顶型后盖结构后,可影响气流与箱体尾部侧壁撞击时的角度,减缓该位置湍流区域的形成,从而显著提升箱内初始冲击波强度,使作用在前盖上的超压峰值增加约48%。所得研究结果对发射箱总体方案的设计具有重要的理论意义和工程应用价值。
梁晓扬, 陆辰昱, 乐贵高. 发射箱后盖构型对箱内初始冲击波形成的影响[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1277-1287.
LIANG Xiaoyang, LU Chenyu, LE Guigao. Effect of the Launch Canister’s Rear Cover Configuration on the Formation of Initial Shock Waves in the Canister[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(5): 1277-1287.
相对 位置 | 监测 面0 (S-0) | 监测 面1 (S-1) | 监测 面2 (S-2) | 监测 面3 (S-3) | 监测 面4 (S-4) | 监测 面5 (S-5) |
---|---|---|---|---|---|---|
L/m | 0.0 | 0.967 | 2.849 | 4.731 | 6.143 | 7.368 |
表1 发射箱内监测面位置分布
Table 1 Position distribution of monitoring surfaces in launch canister
相对 位置 | 监测 面0 (S-0) | 监测 面1 (S-1) | 监测 面2 (S-2) | 监测 面3 (S-3) | 监测 面4 (S-4) | 监测 面5 (S-5) |
---|---|---|---|---|---|---|
L/m | 0.0 | 0.967 | 2.849 | 4.731 | 6.143 | 7.368 |
参数 | 取值 |
---|---|
燃烧室总压p0/MPa | 总压-时间曲线 |
燃烧室总温T0/K | 3400 |
出口温度T/K | 2253 |
定压比热cp/(J·kg-1·K-1) | 3866 |
比热比γ | 1.1601 |
出口质量流量/(kg·s-1) | 86.98 |
燃气分子量/(kg·kmol-1) | 20.52 |
动力黏性系数μ/(N·s·m-2) | 9.34×10-5 |
表2 发动机热力学参数
Table 2 Thermodynamic parameters of rocket engine
参数 | 取值 |
---|---|
燃烧室总压p0/MPa | 总压-时间曲线 |
燃烧室总温T0/K | 3400 |
出口温度T/K | 2253 |
定压比热cp/(J·kg-1·K-1) | 3866 |
比热比γ | 1.1601 |
出口质量流量/(kg·s-1) | 86.98 |
燃气分子量/(kg·kmol-1) | 20.52 |
动力黏性系数μ/(N·s·m-2) | 9.34×10-5 |
图11 不同后盖构型箱内冲击波形成对比 (左为平板型,右为穹顶型)
Fig.11 Comparison of shock wave formation in the caniser with different cover configurations (Left is plate type, right is dome type)
[1] |
段苏宸, 姜毅, 牛钰森, 等. 发射箱易碎后盖开启过程的数值计算[J]. 兵工学报, 2018, 39(6):1117-1124.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2018.06.011 |
|
|
[2] |
于邵祯, 姜毅, 周笑飞, 等. 耦合尾喷管堵盖运动的发射箱内流场研究[J]. 兵工学报, 2014, 35(11):1805-1812.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2014.11.011 |
|
|
[3] |
安庆升, 孙立东, 阎金贞, 等. 冲破式异型结构易碎前盖设计研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021(5):73-79.
doi: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210528.011 |
|
|
[4] |
张艳, 李仙会, 庄辛. 导弹贮运发射箱易碎端盖研究进展[J]. 理化检验:物理分册, 2019, 55(3): 145-150,164..
|
|
|
[5] |
doi: 10.1103/PhysRevFluids.5.073401 URL |
[6] |
doi: 10.1007/s12650-009-0009-2 URL |
[7] |
doi: 10.2514/1.J059285 URL |
[8] |
doi: 10.1007/s00193-012-0362-2 URL |
[9] |
doi: 10.1007/s00348-017-2372-4 URL |
[10] |
doi: 10.1115/1.4037172 URL |
[11] |
doi: 10.1007/s00193-010-0294-7 URL |
[12] |
苗佩云, 袁曾凤. 同心发射筒燃气开盖技术[J]. 北京理工大学学报, 2004, 24(4): 283-285.
|
|
|
[13] |
姜毅, 耿锋, 张强. 导弹发射筒盖开启过程数值计算及试验[J]. 弹道学报, 2008, 20(3):33-35.
|
|
|
[14] |
傅德彬, 姜毅. 某导弹易碎盖的开启过程[J]. 固体火箭技术, 2007(4):275-277.
|
|
|
[15] |
党海燕, 贺卫东, 鲁志刚, 等. 激波开盖中后盖开盖压力对前盖压力的影响研究[J]. 战术导弹技术, 2012(1):54-57,68.
|
|
|
[16] |
郭锦炎, 赵衡柱, 吴新跃, 等. 发动机建压速率对易碎盖开盖的影响[J]. 弹道学报, 2015, 27(3):76-78,90.
|
|
|
[17] |
张宝振, 王汉平, 窦建中, 等. 发射筒易碎前盖开盖过程的流体与固体耦合仿真方法[J]. 兵工学报, 2021, 42(8):1660-1669.
|
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.08.010 |
|
[18] |
doi: 10.1016/0045-7930(90)90029-W URL |
[19] |
doi: 10.1002/(ISSN)1097-0363 URL |
[20] |
doi: 10.1016/0045-7930(94)00032-T URL |
[21] |
doi: 10.1177/0954410011424984 URL |
[22] |
|
[23] |
doi: 10.4208/cicp.170811.210212a URL |
[24] |
doi: 10.1016/j.jcp.2021.110310 URL |
[25] |
|
[26] |
doi: 10.1017/S0022112080001255 URL |
[27] |
doi: 10.2514/2.3834 URL |
[1] | 张玉磊, 陈华, 袁建飞, 姬建荣, 冯晓军, 刘彦. 爆炸冲击波超压非均匀分布特性及最优测点数量[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 744-753. |
[2] | 周猛, 梁民族, 林玉亮. 冲击波-破片联合载荷对固支方板的耦合作用机理[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 99-106. |
[3] | 吴张君, 王雪明, 余雯君, 邓树新, 陈建宇, 晋冬艳, 于冰冰. Z型扩散室内爆炸冲击波传播规律[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 160-169. |
[4] | 余雯君, 陈胜云, 邓树新, 于冰冰, 晋冬艳. 爆炸冲击波在变向通道中传播规律数值模拟[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 180-188. |
[5] | 周岳兰, 裴鲁, 龙仁荣, 张庆明, 刘博文, 任健康. 激波管内压力脉冲演化特性及模拟空爆冲击波的方法研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3815-3825. |
[6] | 许迎亮, 刘彦, 闫俊伯, 白帆, 于浩, 李旭, 王虹富. 双装药同步爆炸钢筋混凝土梁毁伤效应[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3719-3732. |
[7] | 杜亮亮, 钱伟新, 刘寿先, 赵宇, 李生福, 翟召辉, 畅里华, 朱瑜, 翁继东, 吴建, 李俊, 朱礼国. 冲击波与爆轰实验瞬态光电测试技术研究进展[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3622-3640. |
[8] | 韩若愚, 袁伟, 李琛, 曹雨晨, 白洁. 电爆炸引燃铝粉悬浮液物理特性和冲击波行为研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3743-3754. |
[9] | 王昊, 徐斌, 王舒, 徐永杰, 吴浩. 盒型芯层波纹板的抗爆炸冲击防护性能[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3687-3695. |
[10] | 郑监, 毛致远, 张代鑫, 胡宏伟, 宋浦. 不同间距两点空中爆炸威力场特性数值模拟研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3590-3600. |
[11] | 潘腾, 卞晓兵, 袁名正, 王亮亮, 黄元, 黄广炎, 张宏. 爆炸冲击波作用下聚氨酯-半球夹芯结构的动态响应[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3580-3589. |
[12] | 杨磊, 刘瀚, 黄广炎, 田相鹏. 典型防爆装备对TNT爆炸冲击波的防护性能[J]. 兵工学报, 2023, 44(10): 2871-2884. |
[13] | 熊漫漫, 覃彬, 徐诚, 安硕, 伍杨. 冲击波作用有/无防护颅脑靶标动态响应规律[J]. 兵工学报, 2022, 43(9): 2182-2189. |
[14] | 沈文妮, 侯立军, 唐佳炜, 穆春元, 张浩宇, 徐涛. 水下爆炸对比格犬损伤试验研究[J]. 兵工学报, 2022, 43(9): 2172-2181. |
[15] | 伍杨, 覃彬, 王舒, 熊漫漫, 安硕, 卢海涛, 张先锋. 基于爆炸冲击波的头盔防护性能[J]. 兵工学报, 2022, 43(9): 2121-2128. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||