基于动网格技术弹托分离仿真模型研究

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1、基于动网格技术的弹托分离仿真模型研究收稿日期：2017-07基金项目：国家自然科学基金资助项目（51407191,51307176），973（6132620102）作者简介：李湘平（1990-），男，湖南郴州人，博士研究生，E-mail：511422906@qq.com鲁军勇（通信作者），男，研究员，博士，博士生导师，E-mail：jylu@xinhuanet.com李湘平，鲁军勇，冯军红，杜佩佩，武晓康（海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室，湖北武汉430033）摘要：一体化弹丸的弹托分离过程对弹体的飞行稳定性和打击效能具有显著的影响作用。本文针对一

2、体化弹丸出炮口后弹托由与弹体接触到绕弹托质心做六自由度运动的过程，提出了一种基于弹托分段分离运动，并采用动网格技术耦合流体控制方程和六自由度运动方程的弹托分离仿真模型。以尾翼稳定脱壳穿甲弹为例，仿真分析了不同马赫数下的弹托分离情况，并探讨了弹托和弹体气动系数在分离过程中的变化情况。仿真结果表明：分离马赫数越大，弹托分离轨迹越靠近弹体、弹托分离时间越短，但对地分离横向位移越大。最后通过与试验数据的对比，验证了本文弹托分离仿真模型的准确性。关键词：一体化弹丸；动网格；弹托分离；气动仿真；尾翼稳定脱壳穿甲弹中图分类号：TM33文献标志码：AStudyofSimulat

3、ionModelforSabotDiscardBasedonDynamicMeshLIXiangping,LUJunyong,FengJunhong,DuPeipei,WUXiaokang(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonVesselIntegratedPowerSystem,NavalUniversityofEngineering,HubeiWuhan430033,China)Abstract:Theprogressofsabot’sdiscardhasasignificanteffectonproje

4、ctile’sflightstabilityandoperationaleffectiveness.Aimingatthechangingprogressthatsabotmovesfromcontactingtoprojectile’sbodytodoing6DOFmotionrevolvingaroundsabot’scentroid,thispaperproposesasimulationmodelforsabot’sdiscardbasedonmotionseparationandcouplingfluidcontrolequationand6-DOFe

5、quationbyusingdynamicmesh.TakeArmorPiercingFinStabilizedDiscardingSabot(APFSDS)forexample,thismodelwasusedtosimulatesabot’sdiscardunderdifferentMachnumbersandanalyzevariationsofsabot’sandprojectile-body’sdynamiccoefficients.Simulationresultsshowthat:thebiggersabot’sdiscardMachnumberi

6、s,theclosertoprojectile’sbodysabot’strajectoryis,andalsotheshorterdiscardtimeis,butthefurtherdiscarddistanceis.Thevalidityofsabot’sdiscardsimulationmodelwasverifiedbyexperimentofmagneticprobelastly.Keywords：IntegratedLaunchProjectile;DynamicMesh;SabotDiscard;AerodynamicsSimulation;AP

7、FSDS脱壳穿甲弹的弹托分离过程存在机械和气动的扰动，导致分离过程对弹体飞行稳定性和作战效能影响较大[1]。目前国内外采用试验分析、理论建模和数值仿真的方法对脱壳穿甲弹的弹托分离过程做了大量研究。文献[2]基于风洞测力试验，分析了尾翼稳定脱壳穿甲弹在4.5Ma时弹托分离存在的机械干扰和气动扰动；文献[3-4]采用理论解析的方法对弹托分离过程中的受力和运动情况进行了分析。其中文献[3]采用分段模型简化的方法，基于激波理论和膨胀波理论，对尾翼稳定脱壳穿甲弹的弹托迎风窝、弹托的下表面、弹体头部阻力以及尾翼阻力进行了理论建模和仿真计算；文献[4]基于一维非稳定流场控制方

8、程，对尾翼稳定脱壳穿甲弹