【摘 要】
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脱壳弹的弹托分离过程存在复杂的气动扰动,其分离过程将会对弹体飞行的稳定性和作战性能影响较大。本论文以某次口径脱壳弹为研究对象,先对脱壳弹进行了结构设计,再根据计算流体力学和脱壳动力学理论知识,对脱壳弹出炮膛后脱壳运动过程的气动特性进行了分析研究。首先,通过对多体分离运动问题研究方法的调研,介绍了计算流体控制方程、六自由度（6DOF,Six Degree Of Freedom）刚体运动方程及相关的离
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脱壳弹的弹托分离过程存在复杂的气动扰动,其分离过程将会对弹体飞行的稳定性和作战性能影响较大。本论文以某次口径脱壳弹为研究对象,先对脱壳弹进行了结构设计,再根据计算流体力学和脱壳动力学理论知识,对脱壳弹出炮膛后脱壳运动过程的气动特性进行了分析研究。首先,通过对多体分离运动问题研究方法的调研,介绍了计算流体控制方程、六自由度（6DOF,Six Degree Of Freedom）刚体运动方程及相关的离散和求解方法,并简要介绍了文章使用的求解器Star-CCM+和切割体网格的特点。其次,根据次口径脱壳弹的脱壳机理以及实际需求,完成对脱壳弹的整体结构设计。它分为底座、弹带、卡瓣以及弹体四个组成部分,其中底座与卡瓣之间通过固定销来连接,能够让卡瓣绕着尾部实现转动,更有助于卡瓣的脱开。然后利用基于切割体网格技术与重叠网格技术,结合空气流场和刚体运动的耦合求解方法,数值模拟了脱壳弹在不同发射速度下弹托分离的过程,分析了分离过程中弹体及卡瓣的位移、速度、姿态及所受气动力的变化规律,并通过对比无卡瓣时弹体的仿真情况,发现卡瓣的存在对弹体运动的影响较小。在此基础上,将现场试验时弹托分离的运动姿态情况与仿真得到的结果进行对比验证,确认了数值模拟结果和方法的正确性。最后,采用两瓣和四瓣等不同卡瓣数的脱壳弹来进一步优化弹托分离方案,分别对其进行仿真模拟,得到脱壳弹在不同卡瓣数时的变化规律,发现在四瓣时弹托分离效果更好。
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