火药颗粒群对坡膛撞击冲蚀的数值模拟

摘要

底火击发点燃发射药后，火药燃气携带并推动火药颗粒沿轴向运动。坡膛作为药室和身管间的渐缩段，必然受到火药颗粒的无规则碰撞，导致坡膛处发生冲蚀磨损。在起始弹道阶段，膛压高、颗粒运动速度较快、颗粒尺寸大，火药颗粒撞击坡膛导致的冲蚀磨损现象更为突出。为重点研究火药颗粒对坡膛的碰撞损伤效应，根据起始弹道阶段颗粒运动、碰撞及气固两相流动特点，基于欧拉-拉格朗日框架，采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合方法建立了三维非稳态气固两相流模型，以155 mm火炮为例进行了数值模拟。结果表明：坡膛起始段冲蚀磨损量大，呈环状分布，其余区域冲蚀磨损量较小，呈不规则云状分布；坡膛质量损失随时间呈指数递增；坡膛锥度由1/10增加到1/5时，坡膛质量损失随锥度的增加而增加，且锥度越大，质量损失率越大。

关键词

冲蚀磨损 / 气固两相流 / 火药颗粒 / CFD-DEM方法