[发明专利]一种燃气射流冲击液体水柱内弹道性能的仿真计算方法

说明书

本发明公开了一种燃气射流冲击液体水柱内弹道性能的仿真计算方法，包括如下步骤：预设仿真计算模型前提条件；基于步骤S1的前提条件建立气液物理作用过程模型；基于气液物理作用过程模型将整个内弹道过程划分为四个仿真计算阶段，所述四个仿真计算阶段分别为：燃气生成流量计算阶段、燃气流入圆柱管内状态计算阶段、圆柱管内液柱运动计算阶段和高低压室压力计算阶段；获取高低压室压力曲线。本发明可实现简洁、高效获得燃气射流冲击管内液柱平衡体现象的内弹道性能参数及推力特性，对于研究有燃气射流冲击管内液柱平衡体现象的工业产品、军事装备等系统结构优化设计具有重要意义。

技术领域

本发明涉及工业生产和军事领域，具体涉及一种燃气射流冲击液体水柱内弹道性能的仿真计算方法。

背景技术

燃气射流冲击液柱平衡体的理论研究和试验系统中，包含了点火系统、燃气发生系统、喷管、以及圆柱管等组件，喷射过程以点火药被点燃为起点，燃气与液体全部从圆柱管中喷出后燃烧室内的压力降至大气压力为终点，期间包含了点火药的点燃、推进剂的燃烧、喷管破膜、火药燃气的流动及对液柱进行冲击后在强烈相互作用过程中共同从圆柱管中喷出等复杂而变化的过程。

一般通过实验研究虽然可以准确地获得某些内弹道参数，但仍需耗费大量的时间和精力，且随着实验人员专业素质不稳定，会给实验获取数据带来不确定性误差。因此近年来，出现基于流体仿真计算来模拟该物理作用过程，从而仿真推算出内弹道参数，但由于燃气射流冲击液柱平衡体形态变化具有随机性，因此必须选择一个与实际物理作用过程、形变接近，又利于仿真计算的物理假设变化模型，才能使仿真计算合理有效。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种燃气射流冲击液体水柱内弹道性能的仿真计算方法，可准确有效的获取发射过程中各内弹道参数的变化情况，减少试验次数，节约试验成本，可广泛应用于大型装备制造、军事装备制造中涉及液体平衡发射过程的理论研究和验证模拟中，对采用液体平衡发射方式的制造装备的结构设计、内弹道过程的设计提供理论基础。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种燃气射流冲击液体水柱内弹道性能的仿真计算方法，包括如下步骤：

S1：预设仿真计算模型前提条件；

S2：基于步骤S1的前提条件建立气液物理作用过程模型；

S3：基于气液物理作用过程模型将整个内弹道过程划分为四个仿真计算阶段，所述四个仿真计算阶段分别为：燃气生成流量计算阶段、燃气流入圆柱管内状态计算阶段、圆柱管内液柱运动计算阶段和高低压室压力计算阶段；

S3：获取高低压室压力曲线。

进一步的，所述步骤S1中仿真计算模型前提条件包括火药燃烧条件、燃气产生条件、燃气流动方式、平均压力模型和次要功处理方法五个条件。

进一步的，所述步骤S2中气液物理作用过程模型分为气液未接触、气液冲击初始、气液作用推进、圆柱管内无液体四个阶段。

进一步的，所述步骤S3中燃气生成流量的计算步骤如下：

步骤S3.1-1：计算燃烧室内燃气发生量

推进剂燃速方程：

推进剂形状函数：