ADAMS小孔泄流机构泄流过程的数值模拟(2)

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4.2 泄流孔加工误差对机构延期解除保险距离散布的影响 19

4.3 温度变化对延期解除保险时间的影响 21

4.4 磁流变液装载量对延期解除保险时间散布影响 23

5 小孔泄流机构的数值模拟分析 24

5.1 小孔泄流机构的仿真工具 24

5.2 磁流变延期解除保险机构实体建模 26

5.3 磁流变液延期解除保险的仿真 27

结论 35

致谢 36

参考文献 37

1 绪论

1.1 课题背景和意义

1.1.1 磁流变液延期解除保险机构的研究背景

随着科学技术的发展，现代先进技术逐渐被应用到武器系统中，使武器系统的性能和种类都发生了很大的变化，这要求作为武器系统中一部分的引信也要随之变化以适应武器系统的需要[1]。引信安全系统是引信的重要组成部分，它保障了引信的平时安全性和作用时的可靠性。延期解除保险机构作为安全系统的一部分，控制着引信从安全状态转变为待发状态的时间，延期解除保险机构的延期解除保险时间是衡量引信性能好坏的一项重要指标。近年来研制出的准流体延期解除保险机构因具有适用范围广、成本低、性能稳定、作用可靠等优点[2-3]，在引信安全系统中得到了广泛应用。但其也存在缺陷，而智能材料磁流变液[4]（Magneto-rheological Fluid，简称MRF）在外加磁场时，表观粘度很大，几乎不会流动，与常见的固体性质相似，这可以解决准流体泄漏的问题；外加磁场去掉，磁流变液又可以正常流动，并且流动速度可以通过外加磁场控制。因此，这种磁流变液应用于引信延期解除保险机构提高了引信安全系统的性能。

1.1.2 磁流变液泄流过程的数值模拟研究意义

由磁流变效应机理可知，磁流变液自身的粘度、颗粒的体积含量、泄流孔径以及弹丸转速都将会影响到液体的泄流时间[5]。根据流体力学知识可知，粘度是阻力的重要影响因素之一，不同的粘度也就对应着不同的液体阻力，从而泄流时间也就不同；体积含量在一定意义上表征着流体内部颗粒间的松散程度，也会导致磁流变液泄流的时间不同[6]。另外，外部因素诸如温度等都对泄流时间有影响[7-8]。

由于前期关于泄流时间的研究只是将磁流变液看作固体与机构耦合进行仿真模拟，或者未将许多重要的影响因素考虑在模拟约束条件中，从而对小孔泄流的时间预测精度不高，至今为止也没有成熟的计算方法。本文对上述所有问题进行重新研究，重新建模与仿真，故本课题的开展对今后磁流变延期解除保险机构的研究，特别是在数值模拟小孔泄流方面有一定的参考价值，对其时间精度的提高有重要的现实意义。源]自{751^*论\文}网·www.751com.cn/

1.2 小孔泄流延期解除保险机构的原理

经过研究人员不断地修改与完善，到目前为止已形成两类磁流变延期解除保险机构：竖向式和横向式[9]。

竖向式磁流变延期解除保险机构即活塞的运动方向是与弹轴重合的，其机构示意图如图1.1所示。工作原理[10]为：平时，在永磁体磁场的作用下，磁流变液的粘性和屈服应力增大，流体呈现类固态形式，阻碍击针的上移，使击针插在垂直转子的盲孔内，限制垂直转子的转动，保证引信平时及勤务处理时的安全。发射时，永磁体在后坐力的作用下，剪断保险销下落。磁流变液脱离永磁体磁场的作用，恢复为流动性良好的牛顿流体。弹丸在膛内时，由于惯性力的作用，击针压缩击针簧，不能上移。此时，引信仍保持安全隔爆状态。出炮口后，堵住泄流孔的泄流塞在离心力的作用下被甩开。同时，垂直转子两端的离心销受离心力的作用释放垂直转子。磁流变液在离心力和弹簧推力的作用下缓慢通过泄流孔，当流体泄流完毕后，击针从垂直转子盲孔中撤出，垂直转子得到完全释放。同时受离心力的作用，垂直转子旋转转正，引信处于待发状态。