一种排气式膛压模拟装置

武智慧 钱建平 牛公杰

武智慧, 钱建平, 牛公杰. 一种排气式膛压模拟装置[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(6): 1181-1188. doi: 10.11883/bzycj-2018-0014
引用本文: 武智慧, 钱建平, 牛公杰. 一种排气式膛压模拟装置[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(6): 1181-1188. doi: 10.11883/bzycj-2018-0014
WU Zhihui, QIAN Jianping, NIU Gongjie. A chamber pressure simulator with an exhaust element[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(6): 1181-1188. doi: 10.11883/bzycj-2018-0014
Citation: WU Zhihui, QIAN Jianping, NIU Gongjie. A chamber pressure simulator with an exhaust element[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(6): 1181-1188. doi: 10.11883/bzycj-2018-0014

一种排气式膛压模拟装置

doi: 10.11883/bzycj-2018-0014
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11402248

详细信息
    作者简介:

    武智慧(1989-), 女, 博士研究生

    通讯作者:

    钱建平, 13951837475@139.com

  • 中图分类号: O389;TJ306.1

A chamber pressure simulator with an exhaust element

  • 摘要: 为了在实验室条件下简洁、高效地获得与实际相符的膛压曲线,进而开展典型结构和材料膛压载荷响应特性研究,提出了压力舱内发射药燃烧同时发射药气体由排气件排出的膛压模拟装置。结合发射药燃烧理论和等熵流动模型,建立了排气式膛压模拟过程的数学模型。基于理想气体假设,利用Fluent软件模拟泄压过程质量流量规律,并与理论结果对比,确定了流量系数。分别根据76和155 mm火炮膛压曲线特点及小型化设计原则,对模拟装置性能参数进行了优化设计。优化结果表明,获得的压力曲线的增压速率和降压速率基本满足要求,峰值压力达到300 MPa,压力大于30 MPa历时10 ms以上。验证实验结果表明:压力曲线有良好的重复性,且与理论结果一致,装置工作可靠性高;以排放发射药气体方式模拟膛压曲线是可行的。
  • 图  1  膛压模拟装置结构示意图

    Figure  1.  Schematic drawing of the chamber pressure simulator

    图  2  排气容器的二维轴对称模型和网格划分

    Figure  2.  Two dimensional axisymmetric finite element modeling (FEM) and meshing for tank with vent

    图  3  质量流量特性的数值模拟和理论结果对比

    Figure  3.  Comparison of simulation and theoretical results for mass flow rate

    图  4  实测膛压曲线

    Figure  4.  Measured chamber pressure curves

    图  5  压力曲线优化结果

    Figure  5.  Optimized pressure curves

    图  6  不同排气孔直径下压力曲线

    Figure  6.  Pressure curves with different vent diameters

    图  7  实验系统实物图

    Figure  7.  Photo of experimental setup

    图  8  膛压模拟装置安装示意图

    Figure  8.  Installation of the chamber pressure simulator

    图  9  实验结果

    Figure  9.  Experimental results

    表  1  数值模型尺寸和初始条件

    Table  1.   Dimensions of simulation model and initial conditions

    模型 D/mm L/mm D1/mm L1/mm D2/mm L2/mm p/MPa p0/MPa T/℃ T0/℃
    1 50 100 1 10 30 100 30 6 1 500 300
    100 20
    2 500 1 000 20 10 300 1 000 200 40
    400 100
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    表  2  发射药参数

    Table  2.   Parameters of propellants

    发射药牌号 ρ/(g·cm-3) f/(kJ·kg-1) u1 n 2e1/mm D0/mm d0/mm
    4/7 1.55 980 6.6×10-8 m·s-1·Pa-n 0.752 0.53 2.60 0.15
    18/1 1.55 950 0.707 mm·s-1·MPa-n 1.056 1.84 - -
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-09
  • 修回日期:  2018-05-09
  • 刊出日期:  2018-11-25

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