基于opengl的火炮膛内压力变化的动画仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第18卷第3期系统仿真学报◎、b1．18No．32006年3月JournalofSystemSimulationMat-．，2OO6基于OpenGL的火炮膛内压力变化的动画仿真魏伟波，芮筱亭，刘军，员来峰，陈涛(I．南京理工大学动力学院，江苏南京210094：2．河海大学，江苏南京210098)摘要：以火炮膛内压力变化为例，分析了内弹道过程中火炮膛内压力的变化过程，介绍了压力数据的获取方法，介绍了利用OpenGL实现火炮膛内压力变化动画仿真的过程，给出了部分仿真结果并作了分析。通过动画，可直观地观察出火炮膛内

2、压力分布的变化过程。关键词：OpenGL；压力变化分析；数据获取；仿真中图分类号：TJ410、2文献标识码：A文章编号l1004．731X(2006)03．0666．03SimulationofChangesofGunPressureBasedonOpenGLWEIWei-bo，R己YD—ting，LIUJun，YUNLai-feng，CHENTao(1．NanjingUniversityofScience&Technology,Nanjing210094，China；2．HohaiUniversity,Nanjing210098，China)Abstra

3、ct：ThechangeprocessofgunpressureintheinteriorballisticsprocessWaSanalyzed，andthemethodofhowtogetthep~ssuredataandtheprocessofhowtofu~ttthesimulationwithOpenGLstepbystepwereintroduced，andthensomesimulationresultsweregiven．Itisintuitivetoobservethechangeprocessofgunpressurewiththesi

4、mulationresults．Keywords：OpenGL；analysisofpressurechanges；dataobtainment；simulation速进一步增加，燃气的产生更为迅猛，导致了压力的递增；引言当弹丸的速度越来越大时，弹后空间大幅度增加，燃气膨胀，为了直观地显示并理解内弹道数据，本文以火炮膛内压压力转而递减；当这一对正反因素的作用处于平衡时．就达力变化为例，利用OpenGL实现了其动画仿真。OpenGL~P开到了最大膛压。放性图形库(OpenGraphicLibrary)，是一套高性能的图形(3)第二时期是指从装药燃烧结束至弹丸

5、出炮口时处理系统，是图形硬件的软件界面。OpenGL不仅可以处理为止所经历的时间。本阶段没有新的燃气产生，但原有燃气单幅的离散图形，而且在实时的三维仿真领域对环境及实体却不断膨胀。燃气排出炮口后，在短暂的时间内，还会继续的渲染具有高度逼真的视觉效果，因而显示出强大的生命推动弹丸，使其速度有所增加，这两种作用在弹丸出炮口时力，已被广泛应用于可视化技术、实体造型、CAD／CAM、同时发生，称做后效作用，但是结束时间各不相同。模拟仿真等诸多领域内，是三维图形的有力开发工具。本文通过内弹道两相流动力学控制方程组可以计算获得仿真所需数据。分析了内弹道过程中火炮膛内压

6、力的变化过程，介绍了压力r1)气相质量守恒方程数据的获取方法，介绍了利用OpenGL实现火炮膛内压力变BAngBACpeuP化的动画过程，给出了部分仿真结果并作了分析。—_a一+—__A／af+Arh(1)tax‘、1压力变化分析与仿真数据获取式中，A为炮膛截面面积，为空隙率，p为气相真实密度，影响火炮膛内压力的变化过程可以分为三个时期，现分=／，“g为气相速度，rh为定义在单位总体积上的述如下。主装药燃气质量生成速率，砌为定义在单位总体积上的气(1)前期是指从击针击发底火开始到弹带全部挤进体源质量流量。膛线为止所经过的时间。在这期间，装药燃烧，药室压力迅

7、(2)气相动量守恒方程速由一个大气压升至点火最大压力再升至弹带挤进压力。o~Aq)p-guJd+=-AD(2)(2)第一时期是指弹丸开始运动到装药燃烧结束为tdxBx、止所经历的时间。在弹丸开始运动时，因为运动速度低，弹式中，D为相间阻力，P为气体压力，U为固相速度。后空间增加慢，装药初始的装填密度和燃烧面积又大，燃气(3)气相能量守恒方程产生迅速，所以压力上升很快，压力的上升又促使装药的燃BACpgEBACpgugEBACuPgf．t-—d—x+Pdt=(3)Arh收誓日期l2005-O1．O6'．}回日期l2005．1I-13cHc+AmH一ADu，一

8、AQs作者筒介。奠伟渡(1981一)，男，山东潍坊人，博士生，研究