摘要
轻气炮是进行高速撞击试验的超高速发射技术之一，它的弹丸出炮口的速度直接影响材料撞击时的高压、高应变率、高温状态，轻气炮的几何尺寸和发射参数等是影响其内弹道过程和弹丸最终速度的主要因素。本文以超高速发射轻气炮为背景，分析了它的内弹道过程，对二级轻气炮和三级轻气炮进行了数值模拟。具体工作如下: a)分析二级轻气炮和三级轻气炮发射原理和内弹道过程，建立了轻气炮火药室经典内弹道模型，并采用四阶Runge-Kutta法编制程序进行数值模拟;建立轻气室内二维轴对称非定常可压缩模型，并采用Spalart-Allmaras单方程湍流模型，通过基于有限体积法的AUSM+差分格式进行数值模拟;最后对Fluent进行二次开发，将经典内弹道程序耦合进UDF，最终实现从火药室到轻气室的整个内弹道过程的耦合模拟。 b)计算分析二级轻气炮数值模拟结果，得到药室压力、活塞运动、轻气室压力、弹丸运动、激波传播情况等变化规律;改变二级轻气炮的几何尺寸和发射参数如活塞质量、弹丸质量、初始注气压力、泵管直径、弹丸启动压力等条件，分析比较各个因素对内弹道过程和发射性能的影响。 c)计算分析三级轻气炮数值模拟结果，得到药室压力、活塞Ⅰ运动、活塞Ⅱ运动、一级轻气室压力、二级轻气室压力、弹丸运动、激波传播情况等变化规律;改变三级轻气炮的几何尺寸和发射参数如活塞Ⅰ质量、活塞Ⅱ质量、弹丸质量、初始注气压力、二级泵管直径、弹丸启动压力等条件，分析比较各个因素对它的内弹道过程和发射性能的影响。
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