CFD炮口制退器结构与流场分析(2)

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4.4 物理模型与边界条件13

5 炮口流场数值仿真与分析14

5.1 仿真软件简介14

5.1.1 ICEM网格划分软件简介14

5.1.2 FLUENT软件简介14

5.2 炮口流场仿真步骤15

5.3 炮口流场仿真分析及效率计算17

5.3.1 炮口流场发展过程17

5.3.2 炮口制退器效率计算22

5.4 炮口流场仿真分析对比算例24

5.5 炮口制退器静强度仿真校核25

结论 28

致谢 29

参考文献30

附录A 炮口流场初始化宏32

附录B 炮口制退器效率计算程序33

1 绪论

1.1 研究的背景与意义

现代战场需要火炮拥有更强大的威力、更高的机动性以及确保炮手以及设备安全等综合性能。但是火炮发射时的威力越大，带来的后坐动能和炮架的射击载荷就越大。炮口制退器作为一种重要的炮口装置，通过控制后效期火药气体流量的分配、气流方向和气流速度来减小射击时火药气体作用于后坐部分的冲量，从而有效地减小火炮后坐动能和炮架的射击载荷。但是炮口制退器的应用产生的炮口冲击波和噪声对炮手和火炮的设备会产生危害作用，由此而带来一些不利的影响。[1]。因此设计炮口制退器时要平衡好炮口制退器效率和不利影响之间的矛盾关系。论文网

处理好两者之间的关系，即在不提高不利影响的基础上尽量设计出高效率的炮口制退器，首先要对炮口制退器的炮口流场有充分的认识。但是带炮口制退器的炮口流场是非常复杂的很难在理论上精确描述，必须在一定的假设条件下，抓住主要因素配合修正系数得出半理论半经验的公式来计算。根据考虑因素的不同可以分为改进的奥尔洛夫方法、基鲁霍斯基方法、美国工程设计手册方法等。本文根据基鲁霍斯基方法以及参考火炮设计手册大致确定满足效率要求的冲击式炮口制退器的结构参数。使用CFD（Computational Fluid Dynamics）技术对设计的炮口制退器进行无弹丸作用的三维炮口流场数值仿真和分析，并计算效率来检验是否满足要求。

1.2 国内外研究现状

1.3 本文所做主要工作

本文以前人的研究成果为基础，根据机械、火炮专业知识等设计冲击式炮口制退器，进行有限元强度分析，应用CFD数值计算方法对炮口流场进行数值计算，分析炮口制退器效率。本文主要内容可以概括为以下几个方面：

（1）确定冲击式炮口制退器的结构参数：效率计算采用基鲁霍斯基方法，具体结构参数的确定参考火炮设计手册。

（2）对冲击式炮口制退器进行三维炮口流场数值仿真和效率计算：使用Creo2.0建立三维模型，通过网格划分软件ICEM对三维流场模型划分合适的网格，仿真炮口流场时不考虑弹丸的耦合作用以及初始流场的影响，应用UDF初始化流场，通过Fluent选择恰当的解算条件进行数值仿真与分析并计算效率。

（3）进行静强度校核并绘制工程图。

2 炮口制退器及炮口流场简介

2.1 炮口装置概述

炮口制退器作为一种安装在炮身口部控制炮口火药气体流动的排气装置，可以减小火药气体后效期对炮身的作用。其通过控制后效期火药气体的流量分配和气流速度方向，产生一个向前的冲量，对炮身提供一个制退力。主要作用有以下两点：一是减小后坐部分质量及后坐长度一定时，可以减小射击时对炮架的作用力，从而减小炮架纵向尺寸，减小火炮的质量；或者在后坐阻力一定时，可以缩短后坐长度；二是便于统一炮架。要在同一种炮架上安装威力不同的炮身，从力学角度来说，只须保证自由后坐动能相等即可，即文献综述述xxffyy