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一种高精度水下武器发射内弹道计算方法

杨春 李开福 陈炜彬 李录甜 李银龙

杨春, 李开福, 陈炜彬, 等. 一种高精度水下武器发射内弹道计算方法[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123
引用本文: 杨春, 李开福, 陈炜彬, 等. 一种高精度水下武器发射内弹道计算方法[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123
Yang Chun, Li Kaifu, Chen Weibin, Li Lutian, Li Yinlong. A Calculation Method of High Precision for Underwater Weapon Launch Trajectory[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123
Citation: Yang Chun, Li Kaifu, Chen Weibin, Li Lutian, Li Yinlong. A Calculation Method of High Precision for Underwater Weapon Launch Trajectory[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123

一种高精度水下武器发射内弹道计算方法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0123
详细信息
    作者简介:

    杨春:杨 春(1996-), 男, 硕士,工程师,主要研究方向为发射装置技术

  • 中图分类号: TJ63; U674

A Calculation Method of High Precision for Underwater Weapon Launch Trajectory

  • 摘要: 通过高精度理论推导和CFD滑移技术的耦合, 研究一种针对水下气动发射系统的高精度内弹道计算方法, 并通过试验进行验证。该方法对发射过程中的高压气体域运用四阶Runge-Kutta法进行求解, 水域部分采用滑移网格进行单自由度武器发射仿真, 并建立气体理论计算和流体仿真计算的耦合关系, 从而实现高精度的内弹道计算方法。通过理论计算和流体仿真的耦合, 可弥补单一理论计算误差偏大和单一流体仿真的高成本, 该耦合计算方法具有高精度、低成本的优势。对比试验数据, 通过该方法得到的武器出管速度平均误差为5.6%, 发射气瓶截止压力平均误差为4.0%。

     

  • 图  1  气动不平衡式发射装置原理图

    Figure  1.  Principle diagram of pneumatic unbalanced launch device

    图  2  气动不平衡式发射装置模型

    Figure  2.  Model of pneumatic unbalanced launch device

    图  3  模型网格划分

    Figure  3.  Model grid division

    图  4  武器非结构网格加密

    Figure  4.  Unstructured mesh refinement of weapons

    图  5  网格剖视图

    Figure  5.  Sectional view of mesh

    图  6  发射活塞运动计算流程

    Figure  6.  Calculation process for launching piston motion

    图  7  CFD计算与理论计算耦合过程

    Figure  7.  Coupling process of CFD and theoretical calculation

    图  8  气瓶压力及质量流量变化曲线

    Figure  8.  The variation curve of gas cylinder pressure and mass flow rate

    图  9  气瓶压力及质量流量变化曲线

    Figure  9.  The variation curve of gas cylinder pressure and mass flow rate

    图  10  后腔气压变化曲线

    Figure  10.  The variation curve of rear chamber air pressure

    图  11  网格无关性验证

    Figure  11.  Grid independence verification

    图  12  发射过程不同时刻速度云图

    Figure  12.  The velocity contour of weapon for different moments

    图  13  不同深度下武器速度

    Figure  13.  The velocity of weapon in different deeps

    表  1  计算结果与试验对比

    Table  1.   Comparison between calculation results and experiments

    发射深度/m发射指标理论-流体耦
    合计算值
    试验值误差
    50截止气压/MPa7.156.85.1%
    武器速度/(m/s)9.6510.03.5%
    75截止气压/MPa6.836.71.9%
    武器速度/(m/s)8.788.35.8%
    100截止气压/MPa6.566.25.8%
    武器速度/(m/s)8.968.55.4%
    125截止气压/MPa6.706.53.1%
    武器速度/(m/s)9.048.63.5%
    150截止气压/MPa6.666.44.1%
    武器速度/(m/s)10.239.75.5%
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-12
  • 修回日期:  2024-06-02
  • 录用日期:  2024-06-17
  • 网络出版日期:  2024-08-13

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