摘要：为了研究水下高速射弹运动形成的瞬态多相流场演化特性,建立水下密封式发射二维非稳态膛口多相流数值模型,采用VOF多相流模型描述两相界面,Standard k-ε湍流模型描述气液湍流掺混,并通过水下发射可视化试验验证了数值模型的可行性。在此基础上,针对30 mm水下炮,设计出尖头、钝头和圆台头三种弹型,利用UDF耦合内弹道过程并结合动网格技术,对其水下密封式发射膛口瞬态流场演变规律进行数值分析。结果表明,弹丸出膛时刻,三种弹型条件下的膛口初始参数不同,尖头弹条件下的弹丸初速相对最小而膛口压力和温度最高,圆台头弹条件下的弹丸初速最大,膛口压力和温度最低,钝头弹条件下的各项膛口参数居于两者之间。钝头弹和圆台头弹条件下的马赫盘大约在150μs形成,激波核心区呈碗状结构;尖头弹条件下的马赫盘约在180μs形成,激波核心区呈“桃心”状结构。

摘要：为了降低水下炮的发射阻力,基于气幕式发射原理设计了一种带螺旋沟槽结构的新型火炮身管,通过身管内壁上开设的4条螺旋沟槽实现水下炮低阻高速发射。建立了水下炮气幕式发射排水过程的非稳态三维两相流模型,并验证了模型的合理性,在此基础上,开展螺旋沟槽结构排水过程的数值模拟,并对比分析了直沟槽和螺旋沟槽结构对气幕排水的影响。结果表明:在扩展初期,4股燃气射流沿螺旋沟槽结构进行周向旋转和径向快速扩展;随后射流间相互干涉,逐渐汇聚;最后,4股射流形成柱状气幕,开始协同排水。气幕形成过程中,螺旋沟槽结构对射流头部扩展速度有较为复杂的影响,射流头部速度先骤减随后波动下降;柱状气幕形成后,气幕头部速度呈非线性缓慢上升。气幕头部扩展到管口时,螺旋沟槽身管的含气率相比直沟槽身管提升了9.3%,特别是弹前400 mm范围内的含气率达到100%。

摘要：为了研究不同初温条件下底火的能量释放特性,在考虑热散失修正的基础上,设计了专门的微型绝热密闭爆发器,分别开展了绝热效果对比试验和3种初温条件下(-20℃、28℃和50℃)底火的击发试验研究,获得了不同工况下击发底火时密闭爆发器内压力随时间的变化关系。试验结果表明:对微型密闭爆发器进行绝热处理,压力损失和损失率分别降低了0.21 MPa和8.9%,而底火药的燃烧时间差别不大;底火初温分别为-20℃、28℃和50℃时,底火击发后在微型绝热密闭爆发器中产生的最大压力依次为2.24 MPa、2.33 MPa和2.61 MPa,底火药的燃烧时间分别为1.30 ms、0.98 ms和0.78 ms,底火药燃气压力冲量分别为2.40 MPa·ms、2.29 MPa·ms和2.03 MPa·ms。由此表明,底火初温越高,底火药燃烧越猛烈,其燃烧时间越短,在密闭爆发器中产生的最大压力越高,但产生的压力冲量越小。该研究揭示了底火初温对其能量释放特性的影响规律。