[发明专利]一种二级轻气炮内流场性能预测方法及系统

权利要求书

1.一种二级轻气炮内流场性能预测方法，其特征在于，包括：

建立二级轻气炮装置的几何模型；

基于几何模型的边界条件建立描述弹丸发射过程中的物理模型；所述物理模型包括流场的流体力学模型、固场的固体力学物理模型以及流场与固场之间的耦合模型；

采用有限体积方法对所述流体力学模型进行离散求解，得到流场的密度、温度和速度；

采用有限元方法对所述固体力学物理模型离散求解，得到固场的形变、位移和速度；

采用有限体积法或有限元方法对所述耦合模型进行求解，得到流场的密度、温度和速度以及固场的形变、位移和速度。

2.根据权利要求1所述的二级轻气炮内流场性能预测方法，其特征在于，所述流体力学模型包括：流体运动的N-S方程、湍流模型、固体推进剂燃烧模型、含能气体化学反应模型、描述反应物与产物混合流动的组分输运模型、气体可压缩状态方程以及流场内的热传导模型。

3.根据权利要求1所述的二级轻气炮内流场性能预测方法，其特征在于，所述固体力学物理模型包括：固体的变形运动方程、描述界面演变的ALE连续介质力学模型、固体结构本构模型、加载体-壁面摩擦模型以及固体结构内的热传导模型。

4.根据权利要求1所述的二级轻气炮内流场性能预测方法，其特征在于，所述流场与固场之间的耦合模型包括耦合作用力传递模型、耦合传热模型、流场与固场的耦合边界条件以及流场、固场各自的边界力施加模型。

5.根据权利要求4所述的二级轻气炮内流场性能预测方法，其特征在于，所述采用有限体积法或有限元方法对所述耦合模型进行求解，得到流场的密度、温度和速度以及固场的形变、位移和速度，具体包括：

在流场施加给固场边界条件的基础上，采用有限元方法对所述耦合模型进行求解，得到固场在流场载荷作用下的形变、位移和速度；

在固场施加给流场边界条件的基础上，采用有限体积方法对所述耦合模型进行求解，得到流场在固场载荷作用下的密度、温度和速度。

6.一种二级轻气炮内流场性能预测系统，其特征在于，包括：

几何模型建立模块，用于建立二级轻气炮装置的几何模型；

物理模型建立模块，用于基于几何模型的边界条件建立描述弹丸发射过程中的物理模型；所述物理模型包括流场的流体力学模型、固场的固体力学物理模型以及流场与固场之间的耦合模型；

第一求解模块，用于采用有限体积方法对所述流体力学模型进行离散求解，得到流场的密度、温度和速度；

第二求解模块，用于采用有限元方法对所述固体力学物理模型离散求解，得到固场的形变、位移和速度；

第三求解模块，用于采用有限体积法或有限元方法对所述耦合模型进行求解，得到流场的密度、温度和速度以及固场的形变、位移和速度。

7.根据权利要求6所述的二级轻气炮内流场性能预测系统，其特征在于，所述第三求解模块具体包括：

第一求解单元，用于在流场施加给固场边界条件的基础上，采用有限元方法对所述耦合模型进行求解，得到固场在流场载荷作用下的形变、位移和速度；

第二求解单元，用于在固场施加给流场边界条件的基础上，采用有限体积方法对所述耦合模型进行求解，得到流场在固场载荷作用下的密度、温度和速度。