燃气蒸汽式弹射内弹道研究.pdf

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1、第39卷第3期舰船科学技术Vol.39,No.32017年3月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYMar.,2017燃气蒸汽式弹射内弹道研究颜凤1，史少岩2，姜毅2(1.武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430064；2.北京理工大学，北京100081)摘要:燃气-蒸汽式弹射方式以其结构简单、温度适中、压力输出平稳等优点，被越来越广泛地应用到水下运载器的发射系统中，深入研究燃气-蒸汽式弹射装置的内流场对弹射装置的设计、改进具有重要意义。本文通过采用3种不同仿真模型对燃气-蒸汽式弹射内弹道进行计算，结果表明：对流

2、场进行仿真计算时应同时引入汽化模型和组分输运模型，其仿真结果与实际情况更为相符。汽化模型对流场温度的影响比对压力和速度的影响更为明显。研究成果可为燃气-蒸汽式弹射装置的设计与改进提供理论支撑。关键词：弹射；两相流；汽化模型；组分输运模型中图分类号：TJ762文献标识码：A文章编号：1672–7619(2017)03–0118–05doi：10.3404/j.issn.1672–7619.2017.03.024Researchoninteriorballisticofgas-steamejectionYANFeng1,SH

3、IShao-yan2,JIANGYi2(1.WuhanSecondShipDesignandResearchInstitute,Wuhan430064,China;2.BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Gas-steamejectionwithitssimplestructure,theadvantagesofmoderatetemperatureandsteadypressureoutput,iswidelyappliedtounderw

4、atervehicleemissionsystems.Studyofgas-steamejectiondeviceflowfieldisofgreatsignificanceindevicedesignandimprovement.Byusingthreedifferentsimulationmodelsofgas-steamcatapultinteriorbal-listicscalculationshows:flowfieldsimulationshouldbecarriedoutatthesametimeintro

5、ducingvaporizationmodelandcomponenttransportmodel,whichismoreconsistentwiththeactualsituation.Theinfluenceoftemperatureonthevaporiza-tionmodelforflowfieldismoreobviousthanthatofpressureandvelocity.Thesimulationresultscanbeusedforgas-steam-catapultdesignandprovide

6、theoreticalsupportfordeviceimprovement.Keywords:ejection；two-phaseflow；vaporizationmodel；componenttransportmodel0引言燃气-蒸汽式弹射的工作过程为：点火后，从燃气发生器喷管喷出的高温高速燃气流与冷却器内的冷却不依靠自身动力系统，通过外加动力将运载器进介质（通常为液态水）进行充分的热交换，形成混合行发射的方式称为弹射，也叫冷发射[1]。采用弹射技蒸汽，使燃气温度降到允许的温度，后进入初容室，术后，运载器在自身动力

7、启动前就已经获得了一定的推动运载器运动[2]。在运载器运动过程中，筒内的流初速度，故在装药量相同的条件下，增加了运载器的场变化极其复杂，除燃气自身的流动外，燃气还将使航程；或在不改变水下运载器航程的情况下，提高运冷却水剧烈汽化产生水蒸气，并通过压差将冷却水和载能力[2]。目前的弹射方式主要有炮式、液压式、压缩空气式、液压-气动式、燃气式、燃气-蒸汽式和电水蒸气推入初容室内。因此，燃气-蒸汽弹射的发射过磁式等[3]。在诸多的弹射方式中，燃气-蒸汽式弹射以程是一个包含复杂的传热、传质现象的多相流过程。其结构简单可靠而备受青睐

8、，运载体离筒过程中，筒燃气发生器产生的燃气温度通常在2000K以上，内温度适中、压强及加速度变化平稳、加速快、能量如果弹射装置设计不当，则可能导致冷却水汽化不完输出可调，各内弹道参数均比较理想，应用广泛。全，高温气体将对运载器或装置造成冲击烧蚀，导致收稿日期:2016–07–19；修回日期:2016–08–08作者简