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ridgen+fluent亚音速枪弹气动外形设计和分析(2)

时间:2020-12-15 20:04来源:毕业论文
2 课题部分相关知识及外形初步分析 2.1 空气动力学等相关知识 弹丸在空气中飞行,与空气相对运动,所受到的作用力称为空气阻力。显见,此力必与弹

 2  课题部分相关知识及外形初步分析

2.1  空气动力学等相关知识

弹丸在空气中飞行,与空气相对运动,所受到的作用力称为空气阻力。显见,此力必与弹丸特性(如大小、形状、结构等)、空气特性(如气温、密度、粘性以及可压缩性等)以及弹丸和空气之间相对运动特性(如相对速度的大小、弹轴的方位等)三个方面有密切的关系。而空气特性,通常,是人为不改变的,我们必须从弹丸特性入手和设计,以减少空气阻力[2]。空气阻力由摩擦阻力、涡流阻力以及超音速时的波动阻力组成。由于空气具有粘滞性,当弹丸在空气中相对运动时会出现环流现象,产生的阻力称为空气摩擦阻力[3-5]。当增大弹丸与空气之间的相对速度v至一定程度,且v小于音速c时,气流将明显地不环绕弹丸表面运动,并在弹底附近出现漩涡,形成涡流,而产生的阻力称为涡流阻力。

波动阻力当弹丸与空气之间的相对运动速度v大小音速c时,优惠增加一种波动阻力或者称为激波阻力[6-8]。通过改变亚音速枪弹外形来减小空气阻力,可达到延缓枪弹飞行速度衰减、提高有效射程[9-11]。通常, 0℃时,干燥空气中的音速为331m/s,亚音速指的是枪弹的速度低于331m/s。为防止暴露射手位置和射击行为,需要消除射击和弹头飞行的噪音。亚音速枪弹在空气运动的部分是弹丸(弹头)。

弹丸一般分为三部分:弹头部、圆柱部、弹尾部。亚音速枪弹受到的空气阻力主要是摩擦阻力和涡流阻力。其中,摩擦阻力占35%---40%,而涡流阻力(底阻)占60%---65%,基本无波动阻力[12-14]。在亚音速枪弹外形设计上,主要考虑的是涡流阻力和摩擦阻力,所以不需要考虑波动阻力的影响[2]。超音速枪弹在空气中飞行时,与空气摩擦会产生啸音,容易暴露射击方向等。为此,出现了一种专门的微声武器。如果弹头以超音速飞行,消声器的效果是很有限的,所以微声武器应使用亚音速枪弹。

2.2  弹丸外形初步分析源]自=优尔-·论~文"网·www.youerw.com/

在弹丸总体设计,确定合理的弹丸质量,考虑弹丸的作用效果和弹道性能。亚音速枪弹在空气运动的部分是弹丸(弹头)。弹丸一般分为三部分:弹头部、圆柱部、弹尾部。而针对亚音速枪弹气动外形设计,弹丸弧形部的母线形状尤为重要。弧形(弹头)部尺寸和形状对正面空气阻力影响较大。从空气阻力角度来看,对于飞行稳定的弹丸,弧形(弹头)部长度越长,弹丸形状越尖锐,其阻力值就越小。但是,又要不免因此而导致圆柱部与弹头(弧形)部的不平滑联接,导致产生额外的涡流,反而增加飞行阻力。值得注意的是,弹尖稍钝对于形成环流和防止附面层分离较为有利。所以在这个方面,需要通过模拟仿真,通过可靠的是试验数据分析来找到最佳弧形部的母线形状。从正面的空气阻力来看。减少圆柱部是有利的。在枪弹弹头的圆柱部辊紧口沟是为了在药筒联接时,便于用紧口的方法来提高拔弹力,采用斜形沟,它的外形有利于减少飞行阻力。为了减少底部涡流阻力,弹尾做成流线形较为理想,但其工艺性差,所以为了减少它在低速区的空气阻力,弹尾部通常采用截头锥形尾部(船尾形)较好。最佳尾锥角在6度到9度范围内变化[4,5]。在保证附面层不分离的条件下,尾锥部愈长,弹底面愈小,底阻愈小。在最佳尾锥角时尾锥部长约0.5d左右为宜。如过长,附面层可能在弹底前分离,并且各发分离点不一致,造成阻力的变化使密度度变坏。由于只是对气动外形做分析,所以不需要考虑特别考虑其加工工艺问题。 ridgen+fluent亚音速枪弹气动外形设计和分析(2):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_66358.html

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