内埋式航炮膛口流场特性数值模拟研究

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.12.010

兵工学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (12): 2373-2378.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2017.12.010

内埋式航炮膛口流场特性数值模拟研究

郭则庆¹，乔海涛²，姜孝海¹

(1.南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏南京 210094; 2.吉林3305机械厂，吉林敦化 133709）

收稿日期:2017-01-06 修回日期:2017-01-06 上线日期:2018-02-01
作者简介:郭则庆（1986—），男，讲师，博士。E-mail:guozq@njust.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目（11402118）；南京理工大学瞬态物理国家重点实验室基金项目（9140C300301140C30138）

Numerical Simulation on the Characteristics of Muzzle Flow Field of Embedded Aircraft Gun

GUO Ze-qing¹, QIAO Hai-tao², JIANG Xiao-hai¹

(1.National Key Laboratory of Transient Physics， Nanjing University of Science and Technology， Nanjing 210094， Jiangsu, China；2.Jilin 3305 Machinery Factory, Dunhua 133709, Jilin, China）

Received:2017-01-06 Revised:2017-01-06 Online:2018-02-01

摘要/Abstract

摘要： 为研究飞行速度对内埋式航炮膛口流场特性的影响，基于Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型，采用Roe格式分别对4种飞行速度条件下的菱形机翼中内埋航炮膛口流场发展过程进行了数值模拟，对比分析了静止条件和超音速飞行状态下膛口流场的基本特征以及冲击波强度变化关系。结果表明：超音速飞行时形成由火药燃气冲击波、分离激波、滑移面等波系构成的膛口流场结构；在一定飞行速度范围内分离激波尺寸与来流马赫数正相关；膛口附近冲击波超压峰值变化与飞行马赫数有关。

关键词: 兵器科学与技术, 航炮, 非定常燃气射流流场, 数值模拟

Abstract: In order to study the influence of flight velocity on the muzzle flow field characteristics of embedded gun, the field development processes in four different conditions are numerically simulated based on the Navier-Stokes equations and the k-ε turbulence model. The basic characteristics of the muzzle flow field under static condition and supersonic flight condition are compared, and the changes of blast intensity are analyzed. The result shows that the muzzle flow field structure of embedded aircraft gun during the supersonic flight includes propellant gas shock wave, separation shock wave, slip surface and so on; the magnitude of separation shock wave at a certain flight velocity is positively correlated with the Mach number; and the peak overpressure of blast changes with the Mach number. Key

Key words: ordnancescienceandtechnology, aircraftgun, unsteadygasjetflowfield, numericalsimulation

中图分类号:

TJ012.2

郭则庆，乔海涛，姜孝海. 内埋式航炮膛口流场特性数值模拟研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(12): 2373-2378.

GUO Ze-qing, QIAO Hai-tao, JIANG Xiao-hai. Numerical Simulation on the Characteristics of Muzzle Flow Field of Embedded Aircraft Gun[J]. Acta Armamentarii, 2017, 38(12): 2373-2378.

参考文献

［1］ Wortman A.Unsteady flow phenomena causing weapons fire-aircraft engine inlet interference problems theory and experiments［J］.Unsteady Aerodynamics，1975 (1): 299-314．
［2］ Smith F. A theoretical model of the blast from stationary and moving guns［C］∥1st International Symposium on Ballistics.Washington，DC，US: American Defense Preparedness Association, 1974.
［3］ Mabey D G，Capps D S. Blast from moving guns［J］. Journal of Aircraft，1977，14(7): 687-692.
［4］郭则庆. 膛口流场动力学机理数值研究［D］.南京：南京理工大学，2012.
GUO Ze-qing.Numerical investigations on the dynamics mechanism of muzzle flow［D］.Nanjing: Nanjing University of Science and Technology,2012. (in Chinese)
［5］朱冠南, 王争论, 马佳佳, 等.低压环境下膛口冲击波实验研究［J］.兵工学报, 2014, 35(6): 808-813.
ZHU Guan-nan，WANG Zheng-lun，MA Jia-jia， et al. Research on muzzle shock wave in low pressure environment［J］.Acta Armamentarii, 2014, 35(6):808-813. (in Chinese)
［6］ Kim D K，Han J H. Establishment of gun blast wave model and structural analysis for blast load［J］. Journal of Aircraft, 2006, 43(4): 1159-1168.
［7］ Shih T H, Liou W W, Shabbir A, et al. A new k-ε eddy-viscosity model for high Reynolds number turbulent flows-model development and validation ［J］. Computers & Fluids, 1995, 24(3): 227-238.
［8］姜孝海, 李鸿志, 范宝春, 等.基于ALE方程及嵌入网格法的膛口流场数值模拟［J］. 兵工学报，2007, 18(12):1512-1515.
JIANG Xiao-hai，LI Hong-zhi, FAN Bao-chun, et al. Numerical si-mulation of muzzle flow field based on ALE equation and chimera grids［J］.Acta Armamentarii,2007,18(12)：1512-1515.(in Chinese)
［9］郭则庆，王杨，姜孝海，等.小口径武器膛口流场可视化实验［J］.实验流体力学，2012, 26(2):46-50.
GUO Ze-qing, WANG Yang, JIANG Xiao-hai, et al. Visual experiment on the muzzle flow field of the small caliber gun ［J］. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2012, 26(2): 46-50. (in Chinese)

第38卷第12期
2017 年12月兵工学报ACTA
ARMAMENTARIIVol.38No.12Dec.2017

[1]	严泽臣，岳松林，邱艳宇，王建平，赵跃堂，施杰，李旭. 水下爆炸冲击波反射压力计算方法的改进[J]. 兵工学报, 2024, 45(4): 1196-1207.
[2]	李婧, 孙晓霞, 马兴龙, 朱文祥. 开孔泡沫金属传热和流动特性[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 122-130.
[3]	康耕新, 颜海春, 张亚栋, 刘明君, 郝礼楷. 接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 144-155.
[4]	雷娟棉, 高毅, 勇政. 旋转导弹横向喷流干扰特性数值模拟[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 105-121.
[5]	王新宇, 姜春兰, 王在成, 方远德. 烤燃条件下JEO聚能装药战斗部泄压结构研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 1-14.
[6]	雷特, 武郁文, 徐高, 邱彦铭, 康朝辉, 翁春生. 基于大涡模拟方法的三维旋转爆轰流场结构研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 85-96.
[7]	周广盼, 王荣, 王明洋, 丁建国, 张国凯. 涂覆聚脲混凝土自锚式悬索桥主梁抗爆性能试验与数值模拟[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 9-25.
[8]	寇永锋, 杨坤, 张斌, 肖迤文, 鲁建英, 陈朗. 基于烤燃实验和数值模拟的战斗部装药热安全性[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 41-49.
[9]	余双洋, 彭永. 4340钢弹侵彻45号钢靶的温升数值模拟[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 144-151.
[10]	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.
[11]	杜永刚, 王雪松, 万志华. 助飞运载器螺旋传动失效的机理研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 2033-2040.
[12]	高铁锁, 江涛, 傅杨奥骁, 丁明松, 刘庆宗, 董维中, 许勇, 李鹏. 不同尺度飞行器周围等离子体分布及电磁波传输效应[J]. 兵工学报, 2023, 44(6): 1809-1819.
[13]	唐奎, 王金相, 刘亮涛, 杨明. 长杆弹二次侵彻机理及影响因素研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3707-3718.
[14]	成乐乐, 黄风雷, 武海军, 田思晨, 陈文戈. 水下爆炸作用下多舱室结构的动力响应及损伤特性[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3562-3579.
[15]	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.

内埋式航炮膛口流场特性数值模拟研究

Numerical Simulation on the Characteristics of Muzzle Flow Field of Embedded Aircraft Gun

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价