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激光增材制造钛合金炮口制退器流固耦合数值模拟与分析
1
作者 阿若罕 葛建立 +2 位作者 张杰 褚艳涛 杨国来 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2025年第4期46-51,71,共7页
基于选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)增材制造技术,设计了一种弯折渐扩侧孔结构的钛合金突击炮炮口制退器,进行了激光增材制造与炮口流场仿真分析。采用高斯热源模拟SLM激光增材过程,对比了不同摆放方向增材成型的炮口制... 基于选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)增材制造技术,设计了一种弯折渐扩侧孔结构的钛合金突击炮炮口制退器,进行了激光增材制造与炮口流场仿真分析。采用高斯热源模拟SLM激光增材过程,对比了不同摆放方向增材成型的炮口制退器残余应力分布,结果表明炮口制退器与基板的接触面积越小,炮口制退器内部残余应力越小。针对突击炮发射穿甲弹时高初速和高炮口压力的特点,采用可压气体黏性流动的N-S方程与Realizable k-ε湍流模型,进行了炮口流固耦合数值仿真,验证了炮口制退器性能与强度。制退器的结构设计以及数值模拟仿真方法对于激光增材制造钛合金制退器的设计制造具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 炮口制退器 突击炮 增材制造 数值模拟
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基于DOE方法的炮口制退器性能研究
2
作者 李庆昂 陈龙淼 彭晨洋 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第8期142-151,共10页
针对如何快速得到炮口制退器性能指标,提高炮口制退器优化效率问题,提出一种基于DOE(design of experiments)的炮口制退器性能分析方法,将炮口制退器效率、冲击波危害、炮口制退器轻量化性能指标分别量化为冲击力、监测点压强、体积;以... 针对如何快速得到炮口制退器性能指标,提高炮口制退器优化效率问题,提出一种基于DOE(design of experiments)的炮口制退器性能分析方法,将炮口制退器效率、冲击波危害、炮口制退器轻量化性能指标分别量化为冲击力、监测点压强、体积;以某炮口制退器的侧孔直径、中央弹孔半径、腔室半径作为设计因子,通过正交实验与单因素实验设计,得到各设计因子对不同性能指标的影响显著性顺序与最佳的设计因子水平,并分析了单设计因子对性能指标的影响;基于CCD(central composite design)实验设计方法,使用二阶响应面模型,得到了拟合精度均在0.9以上的拟合方程,并通过比较得出预测值与仿真值的误差均在5%以内,验证了响应面模型的准确性,将炮口制退器性能指标具体用函数形式表述,大大减少了优化过程的工作量及优化周期。 展开更多
关键词 炮口制退器 制退器性能 流场仿真 正交实验法 响应面方法 优化设计
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带膛口装置的流场数值模拟 被引量:18
3
作者 张辉 谭俊杰 崔东明 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2007年第2期48-51,共4页
膛口装置能控制火药气体从身管中的流出状态,从而改变身管的受力情况,对武器的性能有重要的影响。通过对膛口气流现象的分析,忽略火药气体中携带的固体颗粒和化学反应对膛口气流结构的影响,利用轴对称Euler方程组和TVD有限体积法对带膛... 膛口装置能控制火药气体从身管中的流出状态,从而改变身管的受力情况,对武器的性能有重要的影响。通过对膛口气流现象的分析,忽略火药气体中携带的固体颗粒和化学反应对膛口气流结构的影响,利用轴对称Euler方程组和TVD有限体积法对带膛口装置的流场进行了数值模拟。数值模拟的结果反映了带和不带膛口装置流场的主要特征与波系之间的相互作用,与实验照片比较吻合。数值模拟结果对评价膛口装置的性能有一定的参考意义,并且有助于新型膛口装置的设计。 展开更多
关键词 动力机械工程 膛口装置 膛口流场 有限体积法
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炮口制退器斜切喷口结构优化及其应用 被引量:4
4
作者 江坤 钱林方 +1 位作者 徐亚栋 徐长江 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期2094-2096,2112,共4页
建立了炮口制退器斜切扩张喷口二维轴对称流场模型,结合多岛遗传算法以制退器所受冲击力为目标对喷口结构参数进行了优化研究。将优化得到的喷口结构应用于三维制退器模型进行了验证计算,计算结果表明改进后模型中制退器所受的冲击力提... 建立了炮口制退器斜切扩张喷口二维轴对称流场模型,结合多岛遗传算法以制退器所受冲击力为目标对喷口结构参数进行了优化研究。将优化得到的喷口结构应用于三维制退器模型进行了验证计算,计算结果表明改进后模型中制退器所受的冲击力提高了49.3%。应用多岛遗传算法对制退器结构进行改进是可行的。 展开更多
关键词 数值模拟 优化 遗传算法 制退器 斜切喷口
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钛合金在炮口制退器上的应用 被引量:7
5
作者 刘凯 赵俊利 +2 位作者 郭利强 赵凡 刘国志 《兵工自动化》 2016年第6期94-96,共3页
为减小炮口制退器质量,提高射击精度和密集度,对钛合金在炮口制退器上的应用进行研究。以计算流体动力学以及有限元理论为基础,综合应用计算流体力学数值仿真技术和有限元分析方法,完成了从炮口制退器炮口流场三维数值模拟到有限元分析... 为减小炮口制退器质量,提高射击精度和密集度,对钛合金在炮口制退器上的应用进行研究。以计算流体动力学以及有限元理论为基础,综合应用计算流体力学数值仿真技术和有限元分析方法,完成了从炮口制退器炮口流场三维数值模拟到有限元分析的全过程,得出了TC4钛合金和炮钢材料下的炮口制退器应力分布和变形结果。结果表明:在满足使用条件的情况下,TC4材料的使用能减轻炮口制退器的质量,从而可减小其它部件的设计难度。 展开更多
关键词 炮口制退器 计算流体动力学 有限元分析
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新型转管炮助旋制退装置研究 被引量:5
6
作者 常学芳 薄玉成 +1 位作者 徐健 杨志良 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2007年第2期44-47,共4页
针对外能源超高射速转管炮所需驱动功率过高的问题,提出了内外能源相结合的方法。运用拉瓦尔喷管原理提出了一种新型助旋制退装置。对后效期装置内的火药气体进行准静态假设,建立了简化模型与三维控制方程组。利用Solidworks软件进行实... 针对外能源超高射速转管炮所需驱动功率过高的问题,提出了内外能源相结合的方法。运用拉瓦尔喷管原理提出了一种新型助旋制退装置。对后效期装置内的火药气体进行准静态假设,建立了简化模型与三维控制方程组。利用Solidworks软件进行实体建模,并运用CFdesign软件对压力速度等流场进行了详细计算。从而得到减少驱动力矩冲量的百分比与后坐力的变化,从理论上估算出该装置可使所需驱动电机的驱动力矩减少42·85%,同时具有制退作用。 展开更多
关键词 机械设计 转管炮 助旋制退装置 驱动力矩 力矩冲量
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埋头弹火炮高效低危害炮口制退器的实验研究 被引量:8
7
作者 王加刚 余永刚 周良梁 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1035-1040,共6页
为降低埋头弹火炮发射过程中炮口制退器产生的冲击波危害,设计了高效低危害炮口制退器的实验装置。通过对比射击实验,将新型高效低危害炮口制退器与原炮口制退器性能进行了对比。实验结果表明:高效低危害炮口制退器能够有效减小火药燃... 为降低埋头弹火炮发射过程中炮口制退器产生的冲击波危害,设计了高效低危害炮口制退器的实验装置。通过对比射击实验,将新型高效低危害炮口制退器与原炮口制退器性能进行了对比。实验结果表明:高效低危害炮口制退器能够有效减小火药燃气的侧向流动;同时降低流场中冲击波的强度,炮手位置冲击波强度减小了61.4%,大大降低了射击过程中冲击波对炮手的危害。在高效低危害炮口制退器基础上使用了消声碗,虽然炮口冲击波强度略有增强,但制退器的制退效果得到显著改善。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 火炮 炮口制退器 高效 低危害 实验研究
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在炮架上测试炮口制退器效率的方法 被引量:6
8
作者 石春明 闫留海 刘万余 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2007年第3期47-49,共3页
在不具备自由后坐台架试验条件时,在炮架上测试出炮口制退器效率。通过对火炮制退后坐射击过程、火炮自由后坐试验过程、炮口制退器效率计算公式和测试方法的分析,针对在装和不装炮口制退器两种情况,在炮架上直接进行全装药的制退后坐... 在不具备自由后坐台架试验条件时,在炮架上测试出炮口制退器效率。通过对火炮制退后坐射击过程、火炮自由后坐试验过程、炮口制退器效率计算公式和测试方法的分析,针对在装和不装炮口制退器两种情况,在炮架上直接进行全装药的制退后坐射击试验。分别测量后坐阻力-时间、后坐阻力-位移数据。后坐阻力对时间进行积分求得火药气体对火炮后坐部分的冲量,进而求得自由后坐动能,据此求得在全装药条件下的炮口制退器效率。 展开更多
关键词 机械设计 火炮试验 炮口制退器效率 制退后坐 射击试验
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高膛压滑膛炮炮口制退器的设计特点及性能评价指标 被引量:5
9
作者 李鸿志 崔东明 +2 位作者 何正求 郭建国 管雪元 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1994年第5期20-24,共5页
该文分析了高膛压滑膛炮炮口制退器的主要技术问题,提出一种新的结构设计原理。对现有的几种炮口制退器类型进行了对比试验,提出了高膛压滑膛炮炮口制退器综合性能评价指标。
关键词 火炮 炮口装置 炮口冲击波 制退器
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预混燃气冲压发射原理研究综述
10
作者 张国强 金志明 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 1999年第1期9-16,共8页
冲压加速器(RamAccelerator)是一种利用推进剂气体混合物的化学能将弹丸加速到超过2km/s速度的新高速发射原理,在空间发射和超高速火炮领域中有广泛的应用前景。本文从实验和理论两个方面,介绍了冲压加速器的研... 冲压加速器(RamAccelerator)是一种利用推进剂气体混合物的化学能将弹丸加速到超过2km/s速度的新高速发射原理,在空间发射和超高速火炮领域中有广泛的应用前景。本文从实验和理论两个方面,介绍了冲压加速器的研究进展,叙述了冲压加速器的运行原理和异常现象形成的机理,并对今后的进一步研究工作提出了建议。 展开更多
关键词 冲压加速器 爆轰速度 火炮 推进剂 发射
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火炮输弹机体缺陷自动识别与实时定位处理技术
11
作者 唐成辉 王旭辉 李克明 《兵工自动化》 1998年第2期32-35,共4页
介绍了火炮输弹机体缺陷自动识别和实时定位处理系统的工作过程,讨论了图像处理、缺陷自动识别与缺陷实时定位处理技术和缺陷定位质量标准,并给出了检测结果.
关键词 输弹机 缺陷 自动识别 实时定位 火炮
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炮口制退器高效率低危害技术探讨 被引量:8
12
作者 王永河 张世全 +1 位作者 赵静 余英 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2007年第3期37-39,49,共4页
炮口制退器带来的压力波对人体的危害不容忽视。提出了在不降低制退器效率情况下实现GJB50-1985规定的压力波允许值的研究目标。通过进行制退器和炮口流场两方面原理分析,得出减小出口处喷流压力和最大瞬间秒流量,增加气流在装置内滞留... 炮口制退器带来的压力波对人体的危害不容忽视。提出了在不降低制退器效率情况下实现GJB50-1985规定的压力波允许值的研究目标。通过进行制退器和炮口流场两方面原理分析,得出减小出口处喷流压力和最大瞬间秒流量,增加气流在装置内滞留时间的理论依据。对以下4种技术途径进行了探讨:新型炮口制退器结构;将气流引向炮口后部,增大腔室空间,在制退器内径向分流;纵向截流;减小冲击波膨胀时相互干扰,抑制激波瓶的形成。为高效率低危害炮口制退器的结构设计提供了参考。 展开更多
关键词 机械设计 炮口制退器 高效率 低危害 制退效率 脉冲噪声
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新型钛合金炮口制退器结构设计与分析 被引量:10
13
作者 刘嘉鑫 袁军堂 +2 位作者 汪振华 章波 王俊飞 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期32-35,共4页
以钛合金材料代替传统炮钢材料,设计一种基于3D打印的30 mm口径新型复杂结构航炮炮口制退器,有效减轻其质量,提高火炮的射击稳定性。根据经典内弹道理论,计算出弹丸出膛口膛内的温度、速度以及压强的分布,确定壁面所受的最大压强,进行... 以钛合金材料代替传统炮钢材料,设计一种基于3D打印的30 mm口径新型复杂结构航炮炮口制退器,有效减轻其质量,提高火炮的射击稳定性。根据经典内弹道理论,计算出弹丸出膛口膛内的温度、速度以及压强的分布,确定壁面所受的最大压强,进行多种制退器结构力学分析,比较其总变形、应力云图。结果表明:新型钛合金炮口制退器不仅能实现轻量化,还增强了承载能力。 展开更多
关键词 钛合金 炮口制退器 内弹道理论 力学分析
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新型钛合金炮口制退器三维数值模拟与分析 被引量:9
14
作者 刘嘉鑫 袁军堂 +2 位作者 汪振华 章波 王俊飞 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期31-34,共4页
以金属激光增材制造为技术手段,设计一种新型的钛合金航炮炮口制退器。基于三维非定常Euler方程,结合高精度Roe格式以及结构化网格技术,对带新型炮口制退器的膛口流场进行三维数值模拟,得到了小口径火炮的火药燃气速度以及冲击波的形成... 以金属激光增材制造为技术手段,设计一种新型的钛合金航炮炮口制退器。基于三维非定常Euler方程,结合高精度Roe格式以及结构化网格技术,对带新型炮口制退器的膛口流场进行三维数值模拟,得到了小口径火炮的火药燃气速度以及冲击波的形成与发展过程。结果表明:新型炮口制退器起到分流与制退作用,多侧孔结构实现了大程度的分流效果,同时制退效率可达到29%。文中制退器的结构设计以及数值模拟仿真方法对于新型钛合金制退器的发展具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 炮口制退器 数值模拟 制退效率
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面向增材制造的轻量化炮口制退器创新构型设计与性能改进 被引量:6
15
作者 余海伟 袁军堂 汪振华 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第S02期40-45,共6页
借助火炮发射后效期膛口流场数值仿真方法,对比分析了采用传统结构轻合金炮口制退器与炮钢制退器的性能差异。针对传统制退器性能不平衡问题,提出面向增材制造技术的分体式双模新型制退器结构,针对钛合金炮口制退器防烧蚀性能需要,提出... 借助火炮发射后效期膛口流场数值仿真方法,对比分析了采用传统结构轻合金炮口制退器与炮钢制退器的性能差异。针对传统制退器性能不平衡问题,提出面向增材制造技术的分体式双模新型制退器结构,针对钛合金炮口制退器防烧蚀性能需要,提出适应性的多孔隙制退器结构。分析表明,两种新型结构制退器最大效率分别超过或达到传统制退器效率水平,相比传统结构轻量化程度更高,同时可实现低冲击波危害及耐烧蚀性等综合效益。 展开更多
关键词 炮口制退器 膛口流场 增材制造 钛合金 轻量化
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一种新型膛口装置的多功能抑制机理分析 被引量:2
16
作者 黄守龙 武晓松 谭兴良 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第3期198-203,共6页
数值模拟了无膛口装置和含内插管扩张型抑制装置的膛口非定常流场,给出了与实验照片相符的膛口流场的宏观结构及其发展过程。定量分析了射流结构和膛口冲击波的时空特性,结果表明:内插管扩张型抑制装置大幅度地降低了射流结构中高温... 数值模拟了无膛口装置和含内插管扩张型抑制装置的膛口非定常流场,给出了与实验照片相符的膛口流场的宏观结构及其发展过程。定量分析了射流结构和膛口冲击波的时空特性,结果表明:内插管扩张型抑制装置大幅度地降低了射流结构中高温区的空间尺度、持续时间和温度,显著地减弱了冲击波在侧后向的强度和传播,减小了燃气的后坐动量,从而获得多种抑制效果。 展开更多
关键词 数值模拟 膛口流场 抑制技术 膛口装置 火炮
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基于CCD的小口径炮膛质量检测系统 被引量:2
17
作者 赵栋 程远增 辛兵 《兵工自动化》 2008年第9期79-80,83,共3页
一种针对小口径火炮炮膛表面质量的新型定量检测系统,采用微小型高性能工业CCD摄像机作为图像采集设备,结合设计的滑膛组件、驱动模块等功能单元,动态获取炮膛的清晰视频图像,并利用相关图像处理算法完成炮膛疵病面积的识别和计算,实现... 一种针对小口径火炮炮膛表面质量的新型定量检测系统,采用微小型高性能工业CCD摄像机作为图像采集设备,结合设计的滑膛组件、驱动模块等功能单元,动态获取炮膛的清晰视频图像,并利用相关图像处理算法完成炮膛疵病面积的识别和计算,实现对小口径火炮炮膛表面质量的定量检测,其有效性通过试验得到验证。 展开更多
关键词 CCD 炮膛 质量检测
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带有不同膛口装置的流场仿真分析 被引量:3
18
作者 王仲军 刘子龙 +1 位作者 王茂森 戴劲松 《兵工自动化》 2023年第3期9-14,共6页
针对火炮射击时炮口压力大而导致的振动问题,设计4种不同结构的膛口装置。通过将火药燃气引入装置内进行膨胀再排出的方式降低装置周围的压力,结合动网格技术对安装不同装置的膛口流场进行数值模拟,通过对比无装置时炮口周围压力的下降... 针对火炮射击时炮口压力大而导致的振动问题,设计4种不同结构的膛口装置。通过将火药燃气引入装置内进行膨胀再排出的方式降低装置周围的压力,结合动网格技术对安装不同装置的膛口流场进行数值模拟,通过对比无装置时炮口周围压力的下降程度来判定各装置的效果,并根据数值仿真结果对不同装置的降压效果进行分析。计算结果表明:与无装置时相比,安装膛口装置后炮口周围压力明显降低,对该装置结构的进一步设计具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 膛口装置 流场仿真 动网格
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网格对炮口制退器仿真计算的影响 被引量:2
19
作者 殷鹏贤 赵俊利 李立州 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2016年第4期38-42,共5页
为研究网格质量对炮口制退器CFD仿真结果的影响,以某炮口制退器为对象,利用Fluent比较结构网格、非结构网格和混合网格对炮口处三维流场计算结果的影响。对比以上3种网格的仿真时间和网格数量,结果表明采用结构网格所需的网格最少,运算... 为研究网格质量对炮口制退器CFD仿真结果的影响,以某炮口制退器为对象,利用Fluent比较结构网格、非结构网格和混合网格对炮口处三维流场计算结果的影响。对比以上3种网格的仿真时间和网格数量,结果表明采用结构网格所需的网格最少,运算所耗机时最短,但网格划分工作量最大。将仿真结果与试验结果进行对比,结构网格与混合网格得到的效率与试验实测值符合良好,非结构网格计算所得炮口制退效率与实测值相差较大。由此可以得出结论:在炮口制退器CFD仿真中,炮口制退器流场网格模型的近壁面宜采用结构网格以保证仿真结果的正确性,远场的网格类型对炮口附近三维流场计算结果影响不大。 展开更多
关键词 网格划分 炮口制退器 CFD 效率
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混合材料炮口制退器的拓扑优化设计 被引量:3
20
作者 金寅翔 郭张霞 +2 位作者 张江晨 谢景云 原泽坤 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2022年第5期42-48,共7页
为了达到某口径火炮炮口制退器的轻量化指标,使用拓扑优化分解炮口制退器结构,将合金材料填充加入拓扑优化区域后,整体呈混合材料,以期实现炮口制退器轻量化。在炮口制退器瞬态有限元模型的基础上,定质量为优化目标,考虑各金属合金材料... 为了达到某口径火炮炮口制退器的轻量化指标,使用拓扑优化分解炮口制退器结构,将合金材料填充加入拓扑优化区域后,整体呈混合材料,以期实现炮口制退器轻量化。在炮口制退器瞬态有限元模型的基础上,定质量为优化目标,考虑各金属合金材料的物理性质和气体动力学冲击载荷的影响,通过数值模拟的方法,对各金属合金材料进行对比择优,获得了最佳的混合材料炮口制退器优化方案。结果表明:使用拓扑优化寻找的轻型炮口制退器材料结构配置的方法在反映燃气冲击响应上具有一定的可信度,新设计结构可以保持制退效率不变,并达到质量减轻、刚强度保持的目的。 展开更多
关键词 混合材料 炮口制退器 拓扑优化 轻量化 数值分析
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