模块装药短管炮实验及数值模拟研究

摘要

大口径加榴炮主要以模块装药结构为主，炮管内部流场复杂。基于模块装药结构，对短管炮内部燃烧场分区域建立二维轴对称两相流内弹道数理模型，采用MUSCL格式对该模型进行离散求解，编制程序对短管炮膛内流场进行了数值模拟，研究两模块装药结构在燃烧过程中的膛内流场特性以及不同破膜压力对两模块装药结构膛内燃烧的影响。仿真结果表明：与实验值相比，计算获得的膛内压力全局平均误差约为7.42%,峰值误差仅0.72%,说明所建立的内弹道数学模型与编制的程序能够较好地对两模块装药火炮发射过程进行数值模拟。模块药盒对火焰波的传递有阻碍作用，在模块药盒破裂之前，火焰波与压力波主要在模块内部流动，与外界物质交换较少。模块药盒破碎后，火药颗粒才随着压力波向膛内自由空间运动，火焰波和压力波开始在膛内传递。随着模块药盒破裂压力的增大，模块装药膛内发射药燃烧越充分，压力上升时间减少。点火药燃气从传火孔处向周围区域扩散，膛内温度也从传火孔处开始升高，逐渐向四周传导，从而点燃发射药。

关键词

模块装药 / 短管炮 / 内弹道 / 两相流