抽气装置的改进技术研究

摘要

抽气装置是自行火炮、坦克等具有封闭战斗室的火炮身管上必不可少的一部分。它可以在火炮射击后把炮膛内残留的部分火药燃气和火药燃烧残渣带出炮口，并且可以在火炮开闩后利用喷射气流产生的引射作用把战斗室内的空气吸入炮膛，防止火药燃气回流到战斗室对人员和仪器造成损伤。本文利用现代优化方法对影响抽气装置效率的几个结构参数进行计算、分析、优化，之后运用流体分析软件对抽气装置不同的喷嘴结构、不同的喷嘴偏角下的流场变化进行模拟与分析，随后对激光打孔技术作了简要介绍。
　　首先介绍了抽气装置基本结构和工作原理以及工作性能影响因素。之后根据抽气装置性能计算方法利用MATLAB软件编写抽气装置性能计算程序。依据响应面优化方法原理，借助专业响应面优化分析软件Design-Expert以影响抽气装置工作性能的喷嘴轴线和炮膛轴线夹角、喷嘴直径、贮气室容积三个结构参数为试验因子，以贮气室充气最大压力和有效排气时间为试验目标进行试验设计、回归方程拟合，分析各个结构参数对试验目标的分别影响以及综合影响。
　　然后利用软件的预测优化功能对贮气室充气最大压力和有效排气时间这两个试验目标进行最大值优化求解，寻找能使这两个目标同时达到最大值的试验条件，也就是最优的结构参数组合。
　　在流体分析软件ANSYS CFX中建立抽气装置排气过程流场模拟仿真模型，对不同喷嘴结构下的抽气装置排气过程进行流场模拟仿真，分析不同喷嘴结构下的排气流场变化情况及其对排气过程的影响。对不同夹角下的排气流场变化作模拟仿真，分析不同夹角下排气流场变化和炮尾气流速度的变化规律。
　　最后简要介绍了激光打孔技术的原理、方法分类和影响因素，并结合喷嘴孔的特点对选择合适的激光打孔参数做相关理论研究。

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1 绪 论

1.1 选题的背景情况和意义

1.2 国内外研究发展现状

1.3 本文主要工作

2 计算流体动力学基础与软件介绍

2.1 计算流体动力学基础

2.2 主要软件介绍

2.3 本章小结

3 引射式抽气装置的性能分析与结构优化

3.1抽气装置概述

3.2 引射式抽气装置的结构与工作原理

3.3 抽气装置性能影响参数分析

3.4 优化方法和试验设计

3.5 抽气装置反面计算步骤

3.6 抽气装置结构参数的分析和优化

3.7 本章小结

4 抽气装置喷嘴气动特性流场模拟研究

4.1 抽气装置喷嘴结构简介

4.2 不同喷嘴结构的流场模拟仿真与分析

4.3 不同夹角下的排气流场模拟研究

4.4 本章小结

5 激光打孔技术在加工喷嘴孔上的初步研究

5.1 激光打孔技术原理与分类

5.2 激光打孔的影响因素

5.3 激光打孔技术在加工喷嘴孔上的理论探讨

5.4 本章小结

6 全文总结与展望

6.1 本文主要工作与结论

6.2 发展与展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢