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第1章 火炮后坐复进运动仿真技术概述1

1.1 火炮反后坐装置概述1

1.2 流体与热力学相关领域研究概况3

1.2.1 气固两相流计算的研究现状3

1.2.2 复杂流道流场计算的研究现状5

1.2.3 多变热力学理论在气动领域的研究现状14

1.3 火炮后坐复进动力学计算的研究现状16

1.3.1 火炮制退机复杂流场的研究现状16

1.3.2 复进机内部气体动力学的研究现状18

第2章 后坐复进运动仿真计算模型19

2.1 火炮反后坐装置结构与工作原理19

2.1.1 制退机结构与工作原理19

2.1.2 复进机结构与工作原理20

2.2 火炮后坐复进运动分析与建模20

2.2.1 后坐运动火炮受力分析20

2.2.2 复进运动火炮受力分析21

2.2.3 后坐复进运动计算模型22

2.3 本章小结23

第3章 传统反后坐装置压力计算模型的改进24

3.1 制退机内部液体压力模型的改进24

3.1.1 制退机内部液体流动控制方程25

3.1.2 建立物理模型28

3.1.3 制退机压力模型的改进29

3.2 复进机内部气体压力模型的改进37

3.2.1 复进机内气体的多变热力学模型37

3.2.2 气体多变指数的修正39

3.3 本章小结41

第4章 基于两相流内弹道的炮膛合力数值计算43

4.1 炮膛合力计算模型43

4.2 两相流内弹道模型45

4.2.1 弹丸膛内运动过程45

4.2.2 两相流内弹道模型45

4.3 两相流内弹道模型数值求解49

4.3.1 Godunov方法基本原理49

4.3.2 Godunov差分格式50

4.3.3 Godunov格式间断分解51

4.3.4 初始条件54

4.3.5 边界条件55

4.3.6 稳定性条件56

4.3.7 问题的处理56

4.4 两相流内弹道计算结果与分析57

4.4.1 计算参数57

4.4.2 计算结果与分析58

4.5 传统内弹道与两相流内弹道炮膛合力对比59

4.6 本章小结60

第5章 制退机内部紊流流场数值模拟方法61

5.1 紊流控制方程和紊流模型61

5.1.1 紊流基本微分方程组61

5.1.2 紊流模型理论62

5.1.3 边界条件的处理66

5.1.4 轴对称不可压缩紊流控制方程68

5.2 控制方程的离散与求解70

5.2.1 控制方程的离散70

5.2.2 数值求解方法73

5.2.3 计算细节的处理76

5.3 应用与比较79

5.4 本章小结82

第6章 基于区域整体运动的制退机流场数值模拟84

6.1 建立物理模型84

6.1.1 制退机物理结构的模型化85

6.1.2 制退机内部介质的模型化87

6.1.3 制退机内部流动的模型化88

6.2 制退机流场的数值模拟90

6.2.1 建立计算模型90

6.2.2 网格划分与运动区域处理91

6.2.3 边界条件94

6.2.4 数值模拟的结果与分析94

6.2.5 与试验结果的比较98

6.3 制退机流场的影响因素分析101

6.3.1 后坐速度对制退机流场的影响101

6.3.2 节制环类型对制退机流场的影响103

6.4 本章小结105

第7章 复进机内部气体特性的分段多变热力学分析107

7.1 复进机内气体实际特性的理论分析108

7.1.1 气体多变指数与p-V之间的关系108

7.1.2 气体多变指数与摩尔比热容之间的关系109

7.1.3 单一多变理论条件下的复进机气体特性分析110

7.1.4 分段多变理论条件下的复进机气体特性分析111

7.2 复进机内气体的能量耗散机理114

7.2.1 克劳修斯不等式114

7.2.2 能量耗散机理分析115

7.3 试验结果与分析117

7.4 气体多变指数的修正121

7.5 本章小结122

第8章 火炮后坐复进运动协同仿真计算123

8.1 协同仿真技术123

8.2 运动模型求解125

8.3 流场模型求解127

8.4 协同仿真可行性分析128

8.4.1 Matlab Compiler运行机制128

8.4.2 Fluent UDF运行机制128

8.4.3 数据通信与共享机制130

8.5 协同仿真实现方案130

8.5.1 嵌入式方案130

8.5.2 并行式方案131

8.6 射击条件下火炮反后坐装置动态性能试验133

8.6.1 试验方案133

8.6.2 试验结果137

8.7 基于CFD的火炮后坐复进运动协同仿真结果及分析137

8.7.1 后坐计算结果与试验结果对比138

8.7.2 复进计算结果与试验结果对比139

8.8 本章小结141

第9章 基于协同仿真和热力学分析的故障诊断研究142

9.1 火炮反后坐装置故障特点142

9.2 火炮反后坐装置故障统计分析143

9.2.1 工厂试验故障的统计分析143

9.2.2 实际使用故障的统计分析143

9.3 基于协同仿真模型的制退机典型故障模拟144

9.3.1 节制环磨损145

9.3.2 制退杆活塞套磨损149

9.3.3 调速筒磨损152

9.4 制退机典型故障对火炮后坐复进性能的影响156

9.4.1 后坐参数变化规律156

9.4.2 复进参数变化规律159

9.5 反后坐装置故障诊断实例160

9.5.1 问题的提出161

9.5.2 制退机流场的模拟与分析162

9.5.3 水弹射击条件下复进机的工作特性分析167

9.6 本章小结171

参考文献173