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《南京理工大学》 2007年
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炮口制退器优化设计理论与方法研究

江坤  
【摘要】: 炮口制退器是火炮上一个重要膛口装置,它可以减小火炮的后坐力和后坐位移,但同时会引起炮手方向冲击波超压值增加。本文采用流场数值模拟的方法和基于遗传算法、试验设计技术和近似模型的优化方法对炮口制退器进行了深入研究,所研究内容主要包括制退器性能评价、炮口制退器结构优化以及膛口流场发展机理研究。 应用非定常无粘欧拉方程建立了无弹丸、无初始流动流场计算模型。以非结构网格对流场划分网格,应用有限体积法对方程组进行数值求解。得到整个流场中超压值分布。为了综合衡量制退器性能,对炮口制退器效率计算分三种计算方法进行了研究。结合实验测试的炮口制退器效率计算,结合膛口流场数值模拟制退器效率计算方法以及传统半经验炮口制退器效率计算方法。其中结合膛口流场数值模拟炮口制退器效率计算方法又可按流动类型分为定常流计算和非定常流计算两种情况。 以二维无粘膛口流场计算为基础,采用多岛遗传算法对斜切扩展喷口制退器的效率进行了单目标优化,得到了在给定约束条件下的最优解,并将二维模型优化结果应用到三维模型中进行了验算。采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对该斜切扩张喷口制退器结构参数以制退器所受冲击力和炮手方向某给定点超压值为目标进行了多目标优化,优化得到了Pareto最优解集。 采用三维无粘流场数值计算,以拉丁超立方方法对炮口制退器性能进行仿真试验研究,在试验研究结果的基础上分别应用响应面方法和Kriging方法生成制退器性能近似模型,最后以近似模型代替流场数值计算,采用多岛遗传算法和NSGA-Ⅱ对制退器性能分别进行了单目标优化和多目标优化。通过多目标优化得到了Pareto最优解集。在最优解集中选择制退器效率较高的一个设计方案作为优化后模型制退器B,进行了流场验证计算,验证表明近似模型具有很高的近似精度。最后对该结构炮口制退器进行了静强度校核,校核结果表明制退器结构强度满足要求。 采用N-S方程结合标准κ-ε两方程模型,建立了含弹丸运动以及初始流场的膛口流场数值模型。分别采用以下方案对膛口流场发展机理进行了研究:无膛口装置二维轴对称多组分模型;带炮口制退器二维轴对称模型;带现役炮口制退器A三维模型;带孔式炮口制退器B三维模型。通过计算得到了清晰的膛口流场波系结构,对膛口流场发展规律进行了分析。根据计算结果对比了制退器A和制退器B之间综合性能上的差异,对比结果表明孔式制退器B的性能在两个方面均优于制退器A,其降低冲击波超压值的效果很明显。最后通过实验测试对炮口制退器A综合性能进行了验证研究。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TJ303

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【引证文献】
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1 李小将;李新念;;一种基于多岛遗传算法的火力优化分配方法[J];装备指挥技术学院学报;2011年03期
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1 郁伟;小口径多管转管火炮膛口流场数值模拟与分析[D];南京理工大学;2012年
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4 陈显呈;冲击载荷作用下的筒型摇架虚拟设计[D];南京理工大学;2012年
5 张世毓;某驮载炮双重后坐系统分析与优化[D];南京理工大学;2013年
6 林圣业;某新型多身管火炮膛口流场分析[D];南京理工大学;2013年
7 刘圣杰;某新型低后坐力火炮发射技术研究[D];南京理工大学;2013年
【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
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1 陈永兵;遗传算法及其在结构工程优化中的应用研究[D];西北工业大学;2001年
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【共引文献】
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6 黄怡;王元清;石永久;;框架—支撑钢结构抗震性能的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年06期
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10 袁贺;罗问;刘付程;;广义回归神经网络残余Kriging方法预测地表高程[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 刘辉;刘鹏程;张建军;谢守勇;张祥星;;基于正交试验的水稻脱粒工艺参数研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 欧阳玉平;洪添胜;文韬;孙同彪;;基于ANSYS的太阳能自动跟踪机构仿真及实验分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 张冬冬;郭勤涛;;主分量法在结构动力学模型确认中的应用[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
5 张铁亮;丁运亮;金海波;张珍铭;;卫星桁架结构优化设计[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
6 谢素明;李晓峰;兆文忠;李娅娜;;CAE建模与工程验证[A];首届中国CAE工程分析技术年会暨2005全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2005年
7 龚友;王宪增;沈礼庆;;厢式半挂车有限元分析[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
8 唐志平;胥建龙;;离散元与壳体有限元结合的多尺度方法及其应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
9 陕小平;刘广华;邹连阳;李一心;谢宏峰;张红军;;ANSYS在顶驱减速箱设计中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
10 谢长川;徐焱;杨超;;几何非线性气动弹性及其在我国的研究现状[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
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7 鲁金忠;激光冲击强化铝合金力学性能及微观塑性变形机理研究[D];江苏大学;2010年
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9 闫洁;三维气固两相平板间射流中相间耦合作用的直接数值模拟[D];浙江大学;2009年
10 何沛;空气射流及合成气射流火焰的直接数值模拟研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋建军;二维超声无磨料抛光工艺参数优选试验研究[D];河南理工大学;2010年
2 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
4 范子嘉;长脉冲激光与金属相互作用的热分析[D];长春理工大学;2010年
5 胡海燕;等离子体喷涂射流的数值模拟[D];浙江理工大学;2010年
6 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
7 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
8 王会杰;基于变形控制的复合地基变刚度概念设计研究[D];郑州大学;2010年
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10 王斌;浅层地表缺陷动力探测技术研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 孙葆森;;降低M777轻型火炮成本的铸造Ti合金[J];兵器材料科学与工程;2009年03期
2 倪桂敏;国外火炮新型轻质材料技术的研究与发展[J];兵器材料科学与工程;1996年02期
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4 庞英良;宋卫东;杨晓霖;;基于Fluent的末制导炮弹初始段气动仿真[J];兵工自动化;2009年02期
5 李明;任伟;王俊涛;;基于模糊评估的防空兵作战方案最优排序方法[J];兵工自动化;2009年05期
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1 王杨;武器发射时冲击波/噪声的数值模拟方法及其应用[D];南京理工大学;2012年
2 申之明;战术导弹对目标打击的最优分配策略研究[D];西北工业大学;2002年
3 王长武;自行火炮非线性有限元模型及仿真可视化技术研究[D];南京理工大学;2002年
4 石明全;某火炮自动供输弹系统和全炮耦合的发射动力学研究[D];南京理工大学;2003年
5 何大平;新型喷管气流反推式转管武器的研究[D];南京理工大学;2004年
6 杨国来;多柔体系统参数化模型及其在火炮中的应用研究[D];南京理工大学;1999年
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8 于子平;车载式火炮武器总体技术研究[D];南京理工大学;2006年
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1 谢金鑫;基于参数化有限元的潜水器结构优化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
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3 周成;轻量化牵引火炮动力学分析与优化研究[D];南京理工大学;2011年
4 卢其辉;复杂结构的动态响应有限元分析技术和应用[D];南京理工大学;2011年
5 刘恒序;挖泥船环保绞刀装置设计与流体性能研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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7 李造利;三维电磁场有限元计算数据的可视化研究[D];华北电力大学;2002年
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9 蔡忠云;集装箱船参数化有限元分析模块的研究与应用[D];武汉理工大学;2004年
10 蔡云帆;可视化有限元分析软件的后处理模块[D];大连理工大学;2003年
【二级引证文献】
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2 欧微;焦丽萍;陈平;易朝晖;;基于邻域混沌PSO算法的目标分配优化方法[J];计算机技术与发展;2012年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 李永辉;大口径舰炮双层立体弹库转运技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 陈显呈;冲击载荷作用下的筒型摇架虚拟设计[D];南京理工大学;2012年
3 李烁;炮口制退器效率的计算与研究[D];中北大学;2012年
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5 张世毓;某驮载炮双重后坐系统分析与优化[D];南京理工大学;2013年
6 陈明亮;新型炮口制退器试验装置研究[D];南京理工大学;2013年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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1 曹锋,刘树华,郭文凤;炮口制退器的计算机辅助优化设计[J];四川兵工学报;2004年01期
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7 李保成;赵家萍;张治民;;钛合金炮口制退器铸造-挤压成形强化技术研究[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
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2 连鲁军;击穿防护最强的坦克:“吸血鬼”-B[N];中国国防报;2004年
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5 里土;“章鱼”-SD:俄国喷火怪鱼从天降[N];中国国防报;2005年
6 ;俄罗斯轻型陆战骄子BMP—3步兵战车[N];战士报;2000年
7 祖茜枫;防空武器:波兰“劳拉”有亮点,无市场[N];中国国防报;2008年
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1 张辉;复杂流场数值方法研究及在炮口制退器设计中应用[D];南京理工大学;2009年
2 张培忠;火炮物理模拟理论与试验技术研究[D];南京理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 陈明亮;新型炮口制退器试验装置研究[D];南京理工大学;2013年
2 李烁;炮口制退器效率的计算与研究[D];中北大学;2012年
3 梁其诚;某新型火炮炮口制退器性能影响因素分析和改进研究[D];西华大学;2013年
4 黄欢;炮口制退器的炮口流场数值模拟与分析研究[D];南京理工大学;2013年
5 李富强;火炮人机环系统计算机仿真及典型部件有限元分析[D];南京理工大学;2003年
6 刘荣华;车载迫击炮后坐阻力控制技术研究[D];中北大学;2011年
7 谢义林;基于相似原理炮口制退器结构CAD研究[D];南京理工大学;2006年
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