水下武器弹道流场数值仿真.pdf

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1、2010年6月机床与液压Jun．2010第38卷第l1期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．38No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．11．028水下武器弹道流场数值仿真邢焕革，王树宗，陈军(海军工程大学管G-Y-程系，湖北武汉430033)摘要：建立水下武器发射管内部流场模型，利用Fluent软件的动网格技术对其流场进行数值计算，实现武器水下发射的内弹道仿真，为精确描述武器水下发射的管内过程提供了一种新的方法。关键词：水压平衡式发射装置；数值计算；内弹道；流场中图分类号

2、：TK402文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)11—093—3FlowFieldSimulationofInnerBallisticTrajectoryofUnderwaterWeaponXINGHuange．WANGShuzong．CHENJun(DepartmentofManagement，NavalUniversityofEngineering，WuhanHubei430033，China)Abstract：Theflowfieldmodelofinnerballistictrajectoryofun

3、derwaterweaponwasconstructed．NumericalcalculationoftheflowfieldwasperformedwithdynamicmeshmethodofFluentsoftware，thesimulationofinnerballistic~ectoryofweaponunderwaterlaunchingwasaccomplished．Itprovidesreferencefordescribinginnerprocessofweaponunderwaterlaunchingmor

4、eaccurately．Keywords：Balancedlaunchingdevicewithwaterpower；Numericalsimulation；Innerballistictrajectory；Howfield一直以来，国内在计算水下武器发射装置内弹海水从水缸前部开口流出并沿管道进入发射管，使管道时都基于以下假设：在发射管内作用在武器后部中压强升高从而推动武器出管。的流体(包括气体、液体或气液两相)压强只是时1．2发射管内弹道模型间的函数，计算该压强对武器的作用力时也只为突出重点，把研究范围局限在发射管内部，发是

5、简单地认为作用力等于压强乘以武器截面积。这射管内弹道模型主要描述武器在发射管内水压作用下种假设忽略了压强在发射管内的空间分布特性，必的受力与运动规律。然影响内弹道计算的准确性。随着水下武器发射装置技术的发展，发射武器种类的增多，原有经典的水下发射装置内弹道计算模型已无法满足新型发射装置的精细设计以及内弹道精确研究的要求，有必要采用更科学、准确的方法描述武器水下发射的管内过程。作者以水压平衡式发射装置的发射管内部流场为研究对象，基于有限差分原理，利用Fluent软件的动网格技术对武器水下发射内弹道流场进行图1往复活塞水压平衡式水

6、下发射装置原理仿真，以期更为精确地描述武器水下发射的管内过程。1往复活塞水压平衡式发射装置及研究思路1．1往复活塞水压平衡式发射装置工作原理往复活塞水压平衡式水下发射装置(见图1)是利用水压平衡原理，以压缩空气为工质，实现大深度发射武器的潜艇发射装置。它主要由气瓶、发射图2发射过程中武器在发射管内中的受力情况示意图阀、气缸、双头活塞、水缸和发射管等组成，其工作如图2，武器所受的力为：重力G、浮力F、迎过程为：发射时发射阀打开，高压空气进入气缸，推面阻力Av+Usub)、管壁摩擦力、尾部海水推力动活塞向前运动，而位于水缸中的活塞

7、则挤压海水，以及外部海水静压力。在武器运动过程中，其后收稿日期：2009—05—09作者简介：邢焕革(1967一)，男，博士，副教授，主要从事武器系统与运用工程研究。E—mail：chenjun758@sina．com。·94·机床与液压第38卷面空出的容积由泵不断从舷外吸人海水来补充。武器匀划分，需要对其细化(图4(b))，这样就能在后部的海水，以与武器相同的速度向发射管外运动，保证精度的前提下提高网格的划分速度和数值计算且运动的海水质量不断增加。把运动的海水与武器视速度。计算中生成的网格数为33946，节点数为为一整体，其

8、运动方程为：20584。J^，，=吉(Fg一一A(一一PhS)一(a)总的网格生成图(1)dLt(2)m=mw+171,T=m珊+pSL+mT(3)(b)密封环部分网耪的放大圈式中：为武器在发射管内的运动速度；L为武器在图4发射管内部流场网格模型发射管内的运动行程；m为武器质