燃?xì)庹羝綇椛鋬?nèi)彈道研究.pdf

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1、第39卷第3期艦船科學(xué)技術(shù)Vol.39,No.32017年3月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYMar.,2017燃?xì)庹羝綇椛鋬?nèi)彈道研究顏鳳1，史少巖2，姜毅2(1.武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，湖北武漢430064；2.北京理工大學(xué)，北京100081)摘要:燃?xì)?蒸汽式彈射方式以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、溫度適中、壓力輸出平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到水下運(yùn)載器的發(fā)射系統(tǒng)中，深入研究燃?xì)?蒸汽式彈射裝置的內(nèi)流場(chǎng)對(duì)彈射裝置的設(shè)計(jì)、改進(jìn)具有重要意義。本文通過(guò)采用3種不同仿真模型對(duì)燃?xì)?蒸汽式彈射內(nèi)彈道進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明：對(duì)流

2、場(chǎng)進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)應(yīng)同時(shí)引入汽化模型和組分輸運(yùn)模型，其仿真結(jié)果與實(shí)際情況更為相符。汽化模型對(duì)流場(chǎng)溫度的影響比對(duì)壓力和速度的影響更為明顯。研究成果可為燃?xì)?蒸汽式彈射裝置的設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供理論支撐。關(guān)鍵詞：彈射；兩相流；汽化模型；組分輸運(yùn)模型中圖分類號(hào)：TJ762文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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?xì)?蒸汽式彈射的工作過(guò)程為：點(diǎn)火后，從燃?xì)獍l(fā)生器噴管噴出的高溫高速燃?xì)饬髋c冷卻器內(nèi)的冷卻不依靠自身動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)外加動(dòng)力將運(yùn)載器進(jìn)介質(zhì)（通常為液態(tài)水）進(jìn)行充分的熱交換，形成混合行發(fā)射的方式稱為彈射，也叫冷發(fā)射[1]。采用彈射技蒸汽，使燃?xì)鉁囟冉档皆试S的溫度，后進(jìn)入初容室，術(shù)后，運(yùn)載器在自身動(dòng)力

7、啟動(dòng)前就已經(jīng)獲得了一定的推動(dòng)運(yùn)載器運(yùn)動(dòng)[2]。在運(yùn)載器運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，筒內(nèi)的流初速度，故在裝藥量相同的條件下，增加了運(yùn)載器的場(chǎng)變化極其復(fù)雜，除燃?xì)庾陨淼牧鲃?dòng)外，燃?xì)膺€將使航程；或在不改變水下運(yùn)載器航程的情況下，提高運(yùn)冷卻水劇烈汽化產(chǎn)生水蒸氣，并通過(guò)壓差將冷卻水和載能力[2]。目前的彈射方式主要有炮式、液壓式、壓縮空氣式、液壓-氣動(dòng)式、燃?xì)馐健⑷細(xì)?蒸汽式和電水蒸氣推入初容室內(nèi)。因此，燃?xì)?蒸汽彈射的發(fā)射過(guò)磁式等[3]。在諸多的彈射方式中，燃?xì)?蒸汽式彈射以程是一個(gè)包含復(fù)雜的傳熱、傳質(zhì)現(xiàn)象的多相流過(guò)程。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠而備受青睞

8、，運(yùn)載體離筒過(guò)程中，筒燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的燃?xì)鉁囟韧ǔＴ?000K以上，內(nèi)溫度適中、壓強(qiáng)及加速度變化平穩(wěn)、加速快、能量如果彈射裝置設(shè)計(jì)不當(dāng)，則可能導(dǎo)致冷卻水汽化不完輸出可調(diào)，各內(nèi)彈道參數(shù)均比較理想，應(yīng)用廣泛。全，高溫氣體將對(duì)運(yùn)載器或裝置造成沖擊燒蝕，導(dǎo)致收稿日期:2016–07–19；修回日期:2016–08–08作者簡(jiǎn)