單模塊裝藥膛內流場特性試驗及數值仿真

馬天一，陶如意，森思義，王 浩

（南京理工大學 能源與動力工程學院， 江蘇 南京 210094）

0 引 言

為提高大口徑加榴炮發射速率，實現火炮自動裝填，具有可燃和較強結構強度特點的剛性模塊裝藥結構應運而生。模塊裝藥結構是將火藥裝載在一個個單獨的可燃容器中，再裝上獨立的傳火管，形成一個完整的模塊藥盒［1］。在火炮發射時，只需要根據發射的戰術技術指標需求選擇相應裝藥量、相應數量的模塊藥盒即可。

模塊裝藥作為一種不同于布袋式裝藥的裝藥結構，會對包括點傳火性能、壓力波傳遞在內的諸多火炮發射內彈道性能有較大影響。特別是在單一模塊裝藥中，較長的藥室自由空間，對燃氣流動及膛內壓力波的產生和發展均有很大的影響。近年來，對于模塊裝藥的研究受到了廣泛的關注。其中，在熱安全性方面，劉靜等［1-3］對不同升溫速率下模塊藥盒的烤燃特性進行了數值分析，發現模塊藥盒烤燃響應時間與升溫速率呈指數關系，但升溫速率對烤燃響應溫度影響較小；錢環宇等［4-6］對不同射擊溫度、不同射擊工況下模塊藥盒的熱安全性進行了數值預測，結果表明，射速及環境溫度對滯留在膛內的模塊藥盒均會產生影響。這些研究主要側重于研究膛內火焰射流對模塊藥盒安全性的影響，而缺乏模塊裝藥條件下主裝藥燃燒對膛內流場的影響分析。在藥粒散布方面，陳安等［7-8］采用三維非穩態氣固兩相流模型對單模塊與兩模塊裝藥點傳火過程和藥粒飛散過程進行了數值模擬，發現藥粒呈陡坡狀堆積在藥室右側；……