论文题目: 随机因素对内弹道性能影响的理论研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 工程力学
作者: 冯德成
导师: 翁春生
关键词: 内弹道学,两相流,火药,点火,点火管,蒙特卡罗方法,随机模拟,空隙率
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文从理论分析的角度,依据已经获得的大量实验数据,对火炮膛内存在的一些随机现象进行了理论分析和模型刻画,并对部分模型进行了随机模拟。其中包括: (1) 利用靶场提供的大量试验数据,用统计学中的方差分析法,对内弹道过程中一些初始参量在随机波动时对最大膛压和初速或然误差影响的显著性进行了统计分析。 (2) 在考虑火药理化性能差异的基础上,给出了火药随机燃烧时的燃速公式,并导出了火药在局部燃烧时的形状函数。结合经典内弹道的其它方程,就构成了经典内弹道过程的零维随机模型,并用蒙特卡罗方法对简化模型进行了随机模拟。 (3) 在考虑点火管破孔过程随机性的基础上,建立了点火管的随机破孔模型。结合点火管内火药燃烧过程的一维两相流模型,用蒙特卡罗方法对破孔过程进行了随机模拟,得到了点火管随机破孔时的一些统计分布规律。 (4) 在考虑火炮膛内点火管随机破孔和火药随机燃烧的基础上,结合内弹道过程的双一维两相流模型,用蒙特卡罗方法进行了随机模拟。得到点火管在膛内随机破孔和火药随机燃烧时的一些统计分布规律,并分析了点火管随机破孔对弹道性能的影响。在此基础上,探讨了弹底空隙率最小值与最大负压差之间的内在关系,得出了一些有益的结论。 (5) 利用以往火药撞击挤压破碎实验数据,对火药由于撞击挤压而破碎的实验结果重新进行了理论分析,得到了一些有意义的结果。并提出了计算火药破碎度和破碎火药形状函数的一种新的处理方法。 (6) 建立了局部装填床初始空隙率随机变化的理论模型,给出了膛内平均空隙率随时间变化的统计规律,研究了初始空隙率随机变化对弹道性能的影响规律。
论文目录:
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文所做的主要工作
2 起始参量对弹道性能影响的统计分析
2.1 装药量变化对初速或然误差影响的显著性分析
2.1.1 引言
2.1.2 试验数据的正态性检验和方差分析
2.1.2.1 正态性检验
2.1.2.2 方差分析
2.1.3 结论性说明
2.2 火药起始参量对最大膛压影响的显著性分析
2.2.1 引言
2.2.2 方差分析
2.2.3 结论性说明
3 火药随机燃烧规律的研究
3.1 引言
3.2 蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法简介
3.2.1 伪随机数的产生
3.2.2 蒙特卡罗(Monte-Carlo)模拟的实施步骤
3.3 火药的随机燃烧模型
3.3.1 基本假设
3.3.2 数学模型
3.4 随机燃烧规律下的形状函数
3.5 经典内弹道随机模型
3.5.1 模型的建立
3.5.2 关于模型的几点说明
3.5.2.1 随机模型与内弹道零维模型
3.5.2.2 Monte-Carlo随机模拟的具体过程
3.5.2.3 火药的随机燃烧与初速或然误差
3.6 计算举例
3.7 本章小结
4 点火管破孔随机过程的一维两相流计算
4.1 引言
4.2 理论模型
4.2.1 点火管随机破孔模型
4.2.1.1 基本假设
4.2.1.2 数学模型
4.2.2 点火管内火药燃烧过程模型
4.2.2.1 基本假设
4.2.2.2 数学模型
4.3 模型的Monte-Carlo模拟
4.3.1 MacCormack差分格式及稳定性条件
4.3.2 初始条件与边界条件
4.3.3 Monte-Carlo模拟的具体过程
4.4 计算结果及分析
4.5 结论性说明
5 随机因素对弹道性能影响的数值仿真
5.1 引言
5.2 理论模型
5.2.1 火药的随机燃烧模型
5.2.2 火炮膛内点火管随机破孔模型
5.2.2.1 基本假设
5.2.2.2 数学模型
5.2.3 内弹道一维两相流模型
5.2.3.1 基本假设
5.2.3.2 数学模型
5.3 模型的Monte-Carlo模拟
5.3.1 守恒方程的离散与稳定性条件
5.3.2 初始条件与边界条件
5.3.3 Monte-Carlo模拟的具体过程
5.4 计算结果及分析
5.5 点火管随机破孔对空隙率的影响
5.6 本章小结
6 火药破碎度的随机分析
6.1 引言
6.2 火药撞击挤压的随机分析
6.2.1 火药床撞击与挤压的动态模拟实验
6.2.1.1 实验原理简介
6.2.1.2 粉末破碎率对破碎度变化的影响规律
6.2.2 破碎度的随机分析
6.2.2.1 破碎度计算中破碎系数的随机处理
6.2.2.2 破碎度计算中火药表面积的随机处理
6.2.2.3 计算结果及其分析
6.2.3 破碎火药的形状函数
6.2.3.1 引言
6.2.3.2 破碎火药的球形化处理
6.2.3.3 修正系数计算结果
6.3 本章小结
7 初始空隙率对弹道性能影响的随机分析
7.1 引言
7.2 膛内平均空隙率的变化规律
7.3 局部装填情况下空隙率的变化规律
7.4 初始空隙率随机变化对弹道性能的影响
7.4.1 初始空隙率随机变化的理论模型
7.4.2 初始空隙率随机变化对弹道性能影响的随机模拟
7.4.2.1 随机模拟过程
7.4.2.2 随机模拟结果
7.5 本章小结
8 结束语
8.1 主要结论
8.2 问题与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
发布时间: 2005-09-12
参考文献
- [1].等离子体与火药相互作用的研究[D]. 谢玉树.南京理工大学2005
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