火炮後坐復進運動仿真技術及套用

《火炮後坐復進運動仿真技術及套用》是2015年1月國防工業出版社出版的圖書，作者是張培林。

基本介紹

• 中文名：火炮後坐復進運動仿真技術及套用
• 作者：張培林
• 出版時間：2015年1月
• 出版社：國防工業出版社 
• ISBN：978-7-118-09929-4
• 定價：68 元
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝

內容簡介

本書面向從事火炮反後坐裝置設計與診斷的廣大研究人員，主要介紹了火炮後坐復進運動數值仿真與故障診斷。全書由9 章構成，分別為火炮後坐復進運動仿真技術概述、後坐復進運動仿真計算模型、傳統反後坐裝置壓力計算模型的改進、基於兩相流內彈道的炮膛合力數值計算、制退機內部紊流流場數值模擬方法、基於區域整體運動的制退機流場數值模擬、復進機內部氣體特性的分段多變熱力學分析、火炮後坐復進運動協同仿真計算、基於協同仿真和熱力學分析的故障診斷研究。反後坐裝置是火炮火力系統的重要部分，直接影響火炮射擊的射速與精度，是火炮設計與診斷領域的研究熱點。本書反映了當前火炮反後坐裝置數值模擬與故障診斷方面的研究前沿。本書所涉及的方法，可以套用於各類型火炮反後坐裝置的設計、仿真與故障模式研究，也可套用於其他具有相似結構的裝備的仿真計算。本書內容豐富、實用性強，提供的仿真理論與模型可直接用於指導火炮工程設計、維修檢測和故障診斷實踐，適合作為相關領域科研工作者和工程技術人員的參考用書本書面向從事火炮反後坐裝置設計與診斷的廣大研究人員，主要介紹了火炮後坐復進運動數值仿真與故障診斷。全書由9 章構成，分別為火炮後坐復進運動仿真技術概述、後坐復進運動仿真計算模型、傳統反後坐裝置壓力計算模型的改進、基於兩相流內彈道的炮膛合力數值計算、制退機內部紊流流場數值模擬方法、基於區域整體運動的制退機流場數值模擬、復進機內部氣體特性的分段多變熱力學分析、火炮後坐復進運動協同仿真計算、基於協同仿真和熱力學分析的故障診斷研究。反後坐裝置是火炮火力系統的重要部分，直接影響火炮射擊的射速與精度，是火炮設計與診斷領域的研究熱點。本書反映了當前火炮反後坐裝置數值模擬與故障診斷方面的研究前沿。本書所涉及的方法，可以套用於各類型火炮反後坐裝置的設計、仿真與故障模式研究，也可套用於其他具有相似結構的裝備的仿真計算。本書內容豐富、實用性強，提供的仿真理論與模型可直接用於指導火炮工程設計、維修檢測和故障診斷實踐，適合作為相關領域科研工作者和工程技術人員的參考用書

目錄

第1章火炮後坐復進運動仿真技術概述1

1.1火炮反後坐裝置概述1

1.2流體與熱力學相關領域研究概況3

1.2.1氣固兩相流計算的研究現狀3

1.2.2複雜流道流場計算的研究現狀5

1.2.3多變熱力學理論在氣動領域的研究現狀14

1.3火炮後坐復進動力學計算的研究現狀16

1.3.1火炮製退機複雜流場的研究現狀16

1.3.2復進機內部氣體動力學的研究現狀18

第2章後坐復進運動仿真計算模型19

2.1火炮反後坐裝置結構與工作原理19

2.1.1制退機結構與工作原理19

2.1.2復進機結構與工作原理20

2.2火炮後坐復進運動分析與建模20

2.2.1後坐運動火炮受力分析20

2.2.2復進運動火炮受力分析21

2.2.3後坐復進運動計算模型22

2.3本章小結23

第3章傳統反後坐裝置壓力計算模型的改進24

3.1制退機內部液體壓力模型的改進24

3.1.1制退機內部液體流動控制方程25

3.1.2建立物理模型28

3.1.3制退機壓力模型的改進29

3.2復進機內部氣體壓力模型的改進37

3.2.1復進機內氣體的多變熱力學模型37

3.2.2氣體多變指數的修正39

3.3本章小結41

第4章基於兩相流內彈道的炮膛合力數值計算43

4.1炮膛合力計算模型43

4.2兩相流內彈道模型45

4.2.1彈丸膛內運動過程45

4.2.2兩相流內彈道模型45

4.3兩相流內彈道模型數值求解49

4.3.1Godunov方法基本原理49

4.3.2Godunov差分格式50

4.3.3Godunov格式間斷分解51

4.3.4初始條件54

4.3.5邊界條件55

4.3.6穩定性條件56

4.3.7問題的處理56

4.4兩相流內彈道計算結果與分析57

4.4.1計算參數57

4.4.2計算結果與分析58

4.5傳統內彈道與兩相流內彈道炮膛合力對比59

4.6本章小結60

第5章制退機內部紊流流場數值模擬方法61

5.1紊流控制方程和紊流模型61

5.1.1紊流基本微分方程組61

5.1.2紊流模型理論62

5.1.3邊界條件的處理66

5.1.4軸對稱不可壓縮紊流控制方程68

5.2控制方程的離散與求解70

5.2.1控制方程的離散70

5.2.2數值求解方法73

5.2.3計算細節的處理76

5.3套用與比較79

5.4本章小結82

第6章基於區域整體運動的制退機流場數值模擬84

6.1建立物理模型84

6.1.1制退機物理結構的模型化85

6.1.2制退機內部介質的模型化87

6.1.3制退機內部流動的模型化88

6.2制退機流場的數值模擬90

6.2.1建立計算模型90

6.2.2格線劃分與運動區域處理91

6.2.3邊界條件94

6.2.4數值模擬的結果與分析94

6.2.5與試驗結果的比較98

6.3制退機流場的影響因素分析101

6.3.1後坐速度對制退機流場的影響101

6.3.2節制環類型對制退機流場的影響103

6.4本章小結105

第7章復進機內部氣體特性的分段多變熱力學分析107

7.1復進機內氣體實際特性的理論分析108

7.1.1氣體多變指數與p-V之間的關係108

7.1.2氣體多變指數與摩爾比熱容之間的關係109

7.1.3單一多變理論條件下的復進機氣體特性分析110

7.1.4分段多變理論條件下的復進機氣體特性分析111

7.2復進機內氣體的能量耗散機理114

7.2.1克勞修斯不等式114

7.2.2能量耗散機理分析115

7.3試驗結果與分析117

7.4氣體多變指數的修正121

7.5本章小結122

第8章火炮後坐復進運動協同仿真計算123

8.1協同仿真技術123

8.2運動模型求解125

8.3流場模型求解127

8.4協同仿真可行性分析128

8.4.1Matlab Compiler運行機制128

8.4.2Fluent UDF運行機制128

8.4.3數據通信與共享機制130

8.5協同仿真實現方案130

8.5.1嵌入式方案130

8.5.2並行式方案131

8.6射擊條件下火炮反後坐裝置動態性能試驗133

8.6.1試驗方案133

8.6.2試驗結果137

8.7基於CFD的火炮後坐復進運動協同仿真結果及分析137

8.7.1後坐計算結果與試驗結果對比138

8.7.2復進計算結果與試驗結果對比139

8.8本章小結141

第9章基於協同仿真和熱力學分析的故障診斷研究142

9.1火炮反後坐裝置故障特點142

9.2火炮反後坐裝置故障統計分析143

9.2.1工廠試驗故障的統計分析143

9.2.2實際使用故障的統計分析143

9.3基於協同仿真模型的制退機典型故障模擬144

9.3.1節制環磨損145

9.3.2制退桿活塞套磨損149

9.3.3調速筒磨損152

9.4制退機典型故障對火炮後坐復進性能的影響156

9.4.1後坐參數變化規律156

9.4.2復進參數變化規律159

9.5反後坐裝置故障診斷實例160

9.5.1問題的提出161

9.5.2制退機流場的模擬與分析162

9.5.3水彈射擊條件下復進機的工作特性分析167

9.6本章小結171

參考文獻173