大口径火炮身管内膛烧蚀磨损数值计算

目的 定量研究身管内膛烧蚀磨损规律,指导身管的寿命预测和结构设计。方法 采用完全隐式差分格式对一维传热控制微分方程进行离散,求解身管截面径向不同位置、不同时间的温度分布。在差分法求解身管内膛温度的基础上,采用一维半无限大烧蚀模型和傅里叶导热定理,推导身管内膛烧蚀模型。最后,基于ALE自适应网格,动态模拟不同射弹数下身管内膛尤其是膛线的退化规律。结果 身管周向烧蚀磨损量远小于径向烧蚀磨损量,但最大磨损量出现的位置基本一致,均发生于坡膛部位和膛线起始处。其中,坡膛处磨损最为严重,部分位置坡角遭到严重破坏。此外,膛线起始处的磨损整体呈内缩趋势,尤其膛线导转侧磨损较大。结论 身管烧蚀磨损主要集中在坡膛始50～200 mm,整体呈现先迅速增加、再迅速下降的趋势。第500发弹时,身管导转侧烧蚀磨损量峰值为1.6 mm,非导转侧磨损量峰值为1.4 mm,导转侧烧蚀磨损径向分量和周向分量普遍比轴向分量高0.1～0.2 mm。     

身管内膛镀铬性能检测研究

目的对内膛表面强化层性能进行定量评估,给后续镀铬层的优化及新型内膛表面强化层技术的优选提供试验方法。方法以成熟度最高、应用最广泛的内膛表面镀铬技术为依据,开展强化层检测研究,主要包括硬度、厚度及微观缺陷、结合性能、抗烧蚀性能、抗磨损性能等研究。量化镀铬层抗烧蚀、抗磨损性能,实现实验室对内膛镀铬层性能的综合评估。结果铬层硬度约为521.8HV,高于基体硬度。铬层裂纹初始宽度约为300 nm,多数裂纹未连接成“网状”。铬层与基体结合力约为67.2 N。相同条件下,相比基体,镀铬层的烧蚀量和磨损量始终较小。结论镀铬层综合性能优于基体材料。     

“火炮身管烧蚀磨损机理及寿命提升技术”专题序言

未来战争形态和作战样式将形成以网络为中心、以信息为主导、以火力为主战的一体化联合作战模式。火炮是各国军队装备数量最多、使用最广泛的武器之一,为了能适应未来作战需求,必须将高速机动、远程精确打击、高效毁伤作为主要发展目标。随着火炮威力性能的不断提高,发射过程的高温、高压、高速等特征更加显著,导致身管内膛工作环境更恶劣,烧蚀磨损程度加剧,身管寿命大幅度降低,这已成为严重制约火炮性能稳定发挥的重要因素。国内外相关研究人员一直高度关注火炮发射过程身管-火药燃气-弹丸之间相互作用产生的烧蚀磨损机理、抗烧蚀磨损技术、身管寿命评估等问题,但是这些研究都没有形成完整的技术体系,尤其是在基础性和共性的科学问题研究方面显得十分薄弱。例如,对身管内膛镀铬层的破坏机理和损伤规律研究还处于空白状态。近年来,我国加大了对火炮身管烧蚀磨损机理及寿命提高技术方面的应用基础和工程技术研究,取得了阶段性研究成果。     

亚热精密成形过程模具磨损的数值模拟研究

采用数值模拟技术分析了亚热挤压成形阶段坯料及模具上的参量变化。基于修正的磨损模型,将其引入到有限元数值模拟软件中,对亚热挤压过程中模具磨损量的变化情况进行了分析,得到了不同变形阶段的瞬时磨损曲线及一次成形结束时的综合磨损曲线。利用研究结果对模具的磨损寿命进行了预测,与实际情况对比,两者吻合较好。     

带内锥的方形扩散式分离器壁面磨损的数值分析

运用数值模拟方法对带内锥的方形扩散式旋风分离器壁面关键部位的磨损情况进行了数值模拟。气固相研究分别采用雷诺应力模型和随机轨道模型。计算结果显示,分离器内磨损比较严重的部位主要有：分离器顶盖、圆筒段、方形扩散段下部、反射锥外壁面、反射锥内壁面下部、灰斗及灰斗上部方形段。最严重的是反射锥外壁面、灰斗及灰斗上部方形段等几个部位。     

叶片磨损缺失对垃圾焚烧半干法脱酸塔影响的数值研究

针对垃圾焚烧半干法脱酸塔旋流器叶片磨损缺失问题,利用CFD技术进行了数值模拟,分析了无磨损情况下脱酸塔的流动情况,探讨了上部旋流叶片、下部旋流叶片和下部倾斜叶片的磨损缺失对脱酸塔流场的影响。结果表明：上部旋流叶片和下部旋流叶片的缺失对脱酸塔流场的影响较小;下部倾斜叶片磨损缺失会导致雾滴运动轨迹整体上扬、脱酸塔内部蒸发区域变大、脱酸塔整体压力损失降低等问题。     

大口径火炮身管寿命提升技术探讨

介绍了关于身管寿命研究的国内外发展现状、趋势和差距,论述了身管寿命的定义与评定标准。基于一般身管寿命预测方法,从发射装药、身管材料、身管发射负载、身管内膛表面强化等方面,分析了身管寿命的影响因素,确定了热作用、化学作用、机械作用、膛压作用的影响因素,提出了包括身管内膛镀铬技术在内的身管寿命提升需要解决的问题和关键技术,以及初步技术措施,并详细论述了身管内膛镀铬技术方案与技术途径,提出了达到世界先进水平的身管寿命提升技术发展目标,指出了身管寿命提升技术的发展趋势等,为今后身管寿命提升技术研究提供技术参考。     

近场动力学方法在C/C复合材料烧蚀问题中的应用

C/C复合材料是一种碳纤维增强的新型复合材料,作为抗烧蚀材料而广泛地应用于飞行器的热防护领域。在热化学烧蚀作用下,C/C复合材料通过质量损失,带走大量的热,从而阻止高温对飞行器内部结构部件的损害,保证工作人员和仪器的安全。C/C复合材料的热化学烧蚀是一个典型的非线性、不连续问题。不同于传统偏微分方程在不连续边界上的奇异性,近场动力学(PD)理论采用积分-微分方程避开了这一问题,可以在不引入其他复杂判定条件的情况下,用于描述烧蚀界面的移动问题。通过对热化学烧蚀作用下C/C复合材料质量的损失和结构边界移动过程的近场动力学数值模拟,分析了热化学烧蚀与温度场耦合作用下C/C复合材料烧蚀性能的变化规律。     

基于降解-渗流-温度耦合模型的渗滤液回灌数值模拟

渗滤液回灌能加速生化反应器填埋场的稳定,而回灌参数决定了回灌加速效果.为研究不同回灌条件下填埋场的稳定化进程以选择最佳回灌参数,在考虑含水率、VFA浓度和温度对垃圾降解影响的条件下,基于COMSOL Multiphysics 5.0建立了二维降解-渗流-温度耦合回灌模型并进行了验证;并采用本模型模拟单次回灌量为4 L的点源回灌,回灌频率分别为1、2、3 d·次-1,结果显示2 d·次-1的回灌条件下填埋场最先达到相对稳定状态;对比分析VFA浓度、垃圾降解速率、甲烷菌浓度的变化趋势,结果表明高回灌频率更有利于填埋场加速进入甲烷化阶段,而在确保含水率低影响的情况下低回灌频率更有利于进入稳定化阶段,因此实际工程中要综合考虑以选择合适的回灌参数.     

海水管路冲刷腐蚀数值模拟研究现状

分析了海水管路冲刷腐蚀主要影响因素,总结了国内外学者在海水管路冲刷腐蚀数值模拟方面的研究成果,并在此基础上对海水管路冲刷腐蚀数值模拟研究方向作出了展望。随着计算流体力学的发展,有效地结合试验数据与数值模拟对海水管路冲刷腐蚀现象进行研究,可以更好地预测海水管路冲刷腐蚀发生的部位及腐蚀速度。     

环境实验室温度均匀性的数值分析研究

目的研究送风参数及围护结构对飞机结构及机构环境条件下功能性和耐久性实验室温度均匀性的影响。方法采用CFD方法对实验室的气流组织进行数值模拟,根据气流组织评价标准对工作区的温度均匀性进行分析。结果送风温差越大、送风速度越小温度场均匀性越差,保温层较厚时,温差过大将导致工作区温度分布达不到设计要求。结论相同温差下,减少送风口数量并提高单个送风口的送风速度有助于提高温度均匀性。     

大口径火炮身管损伤机理及寿命提升方法综述

概述了身管内壁损伤的“热–力–化学”影响及其耦合特性,提出了身管损伤的主要机制,介绍了损伤机制的国内外研究现状。基于这些损伤机制,进一步提出了提升身管寿命的3类技术措施,即抗燃气化学烧蚀、抗弹带摩擦磨损、既抗烧蚀又抗磨损,并分别对每一类措施中的典型方法进行了介绍。具体来说,包括高能低爆温发射药技术、缓蚀添加剂技术、高热强炮钢技术、弹炮匹配设计技术、身管内壁抗烧蚀涂层技术等。文中研究结果可为火炮身管寿命基础理论和寿命提升方法的研究提供参考。     

车载雷达工作室三维空气流动与传热数值模拟

应用计算流体力学和计算传热学方法对某车载雷达工作室内的三维空气流动和传热进行了模拟与数值计算.建立了车载雷达工作室内三维空气流动与传热计算的物理模型和数学模型,应用κ-ε紊流方程模型、非结构化网格和有限容积法对某车载雷达工作室内的空气流场与温度场进行了三维数值仿真计算与分析,为该车载雷达工作室生存环境的改善与优化提供了...     

送风速度对多热源置换通风影响的数值模拟

通过建立多污染热源置换通风的三维数学模型,根据数值解分析送风速度对多污染源置换通风效果(热力分层高度、垂直温度梯度等)的影响,结果表明:送风速度的变化对多污染热源置换通风效果的影响是很大的。     

弹丸壳体和身管破坏效应仿真

为了研究膛炸时弹丸壳体和身管的破坏效应,用双层金属圆管代替弹丸壳体和身管建立了简易膛炸模型,并运用LS-DYNA动力有限元程序对膛炸过程仿真,分别采取不同的装药方式和起爆方式进行了模拟.仿真结果表明,在不同的装药方式和起爆方式下,弹丸和身管破坏过程及最终破坏效果存在差异.采用的仿真方法和得到的结果可为进一步研究诸如发射...     

等离子喷涂 YSZ 涂层瞬态超高温冲蚀性能研究

目的研究等离子喷涂YSZ涂层的瞬态超高温烧蚀性能。方法借助超音速火焰喷涂设备实现超高温高速火焰,对等离子喷涂YSZ涂层进行瞬态冲蚀,通过火焰中加送氧化铝颗粒模拟对涂层的高温冲刷。采用常规手段评价涂层的抗瞬态超高温冲蚀性能,并对冲蚀部位进行微观观察,探讨涂层的失效机理。结果在3000 K、不添加砂粒的条件下,火焰冲击3 s后钢基体材料表面发生沸腾;喷涂0.6 mm YSZ的试样在火焰冲击60 s后涂层完好。在3000 K、添加砂粒的条件下,火焰冲击3 s后钢基体材料被冲刷出约1.0 mm深坑;喷涂0.6 mm YSZ试样的涂层被火焰冲刷剥落,但基体未受明显损伤;喷涂1 mm YSZ的试样,试验后仍保留部分涂层。结论在3000 K高温瞬态冲蚀条件下,热喷涂1 mm厚YSZ涂层可对材料表面形成有效防护。     

基于GIS的北京市妫水河流域水土流失的初步分析

基于ArcGIS空间分析平台和ERDAS空间建模平台,利用水土流失综合指数法,分别以坡度、植被覆盖度和土地利用类型为主要背景因子,分析了北京市妫水河流域水土流失的空间背景特征.结果表明,妫水河流域水土流失的空间背景特征是缓坡、低植被覆盖度和疏林灌草地,而这些特征正是妫水河流域山前洪冲积扇地区的主要特点,缓坡、低植被覆盖度(不考虑城市建成区)和疏林灌草地也主要集中在流域内山前洪冲积扇地区.并提出防治妫水河流域水土流失的有效措施.      

隆昌市土壤侵蚀敏感性定量分析研究

以降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤质地、植被覆盖度等自然因素及土壤侵蚀敏感性综合指数作为评价指标,利用GIS与RS技术,对隆昌市土壤侵蚀敏感性进行定量分析,并研究其分布特征,为地区水土保持工作提供科学依据.研究表明:隆昌市土壤侵蚀敏感性整体以轻度敏感为主,降雨及土壤质地对土壤侵蚀影响较大,桂花井镇、金鹅镇、李市镇、圣灯镇、石燕桥镇、渔箭镇土壤侵蚀相对较为敏感,是今后水土保持的重点区域.