多超高速运动可变区域耦合的高压瞬态燃烧流动机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11502114
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    程诚
  • 依托单位：
    南京理工大学
  • 学科分类：
    A0705.飞行器和载运系统动力学
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Hyper firing-rate gun (HFRG) which is based on electronic ballistic technology (1 million rounds/min), has already attracted broad attention in the fields of closed-in weapon system, area attack, civil fire control and others. However when HFRG fires multi projectiles, the high pressure supersonic multiphase multicomponent reaction flow will seriously affects the firing precision, recoil and other performance. It has been one of the most difficult issue to be resolved in the present development of HFRG. In this project experiment and numerical simulation are carried out to study the mechanism and characteristics of the high pressure supersonic multiphase multicomponent reaction flow in HFRG. According to arbitrary Lagrangian-Eulerian Method(ALE), we plan to build the CFD-DEM model of the multi-dimensional multiphase multicomponent reaction flow and to simulate and analyze the influence rules of the complex multiphase multicomponent reaction flow characteristics when changing different the firing rate, projectile structure, charge parameters. Also the mechanism of multiphase multicomponent reaction flow by the shock wave when multi projectiles fire will be revealed and the optimized parameters matching relations for improving the launch performance also will be investigated. This project lays the theory foundation for the application of HFRG in China. In addition, it also provides a new method for the study on combustion and flow during the launch process of weapons.
基于电子弹道技术的超高射频武器（100万发/分钟），已经成为近程反导、区域攻击、民用消防等领域广泛关注的新型发射技术。然而超高射频多弹密集发射时，多超高速运动可变区域耦合的高压瞬态多相燃烧流动严重影响射击精度、后坐等发射性能，已成为超高射频武器发展中亟待解决的难题。因此，本项目力求从多相多组分反应流动角度分析降低发射性能的关键影响因素，探索最优匹配关系，以达到有效提高发射性能的目的。基于此，结合实验和数值模拟方法，针对多弹发射时膛内与膛口后效期相互耦合的多相多组分燃烧流动过程，建立统一ALE框架下多维介观尺度CFD-DEM多相反应流模型，计算分析关键影响因素对复杂燃烧及流动特性的影响规律，揭示介观混合尺度下多弹发射时膛内及膛口多相多组分反应流动机理，探索提高发射性能的最优参数匹配关系。研究结果将为我国超高射频武器工程应用奠定理论基础，同时也为武器发射时燃烧与流动问题研究提供新的方法与手段。

结项摘要

基于电子弹道技术的超高射频武器（100万发/分钟），已经成为近程反导、区域攻击、民用消防等领域广泛关注的新型发射技术。然而超高射频多弹密集发射时，多超高速运动可变区域耦合的高压瞬态多相燃烧流动严重影响射击精度、后坐等发射性能，已成为超高射频武器发展中亟待解决的难题。本项目结合实验和数值模拟方法，从多相多组分反应流动角度研究多超高速运动可变区域耦合的高压瞬态燃烧流动问题。首先对多维介观尺度的LBM-DEM方法进行改进，提高了气固相互作用的数值模拟精度，同时对不同形状颗粒的流动特性进行了理论与实验研究；为了解决了内弹道两相流三维数值模拟的计算工作量及仿真精度的问题，基于任意拉格朗日欧拉方法建立了火炮内弹道三维两相流模型，并结合MPI方法进行分区并行计算，三维数值模拟结果更为详细地揭示了火炮内弹道两相流动过程的三维发展特性，并讨论了点火参数的影响规律；在此基础上开展了多燃烧室受限空间内的气固两相多维流动规律研究，分析了不同结构、不同参数对于发射性能的影响；建立了膛内多相反应流场与膛口反应流场耦合的多维数值模型，开展了膛口流场的形成机理及结构特点研究；最后分别针对低频发射、弱耦合发射、强耦合发射等工况，研究了超高射频多弹耦合发射的多相多维流动特性，揭示了关键影响因素的作用规律，初步探索了发射性能一致性及后坐力降低的有效改善方向。研究结果将为我国超高射频武器工程应用奠定理论基础，同时也为武器发射时燃烧与流动问题研究提供新的方法与手段。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（7）
专利数量（9）
Influence of serial and parallel structures on the two-phase flow behaviors for dual combustion chambers with a propelled body
串并联结构对推进体双燃烧室两相流行为的影响
  • DOI：
    10.1016/j.powtec.2016.07.039
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Powder Technology
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Cheng Cheng;Zhang Xiaobing
  • 通讯作者：
    Zhang Xiaobing
Investigation of Stick Propellant Internal Perforation Erosive Burning on Interior Ballistics Performances
棒状发射药内部穿孔侵蚀燃烧对内弹道性能的影响研究
  • DOI：
    10.14429/dsj.67.10170
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Defence Science Journal
  • 影响因子：
    0.9
  • 作者：
    Zhao Xiaoliang;Zhang Xiaobing
  • 通讯作者：
    Zhang Xiaobing
Numerical investigation on combustion in muzzle flows using an inert gas labeling method
使用惰性气体标记方法对枪口流中的燃烧进行数值研究
  • DOI：
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.05.009
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Qin Qiongyao;Zhang Xiaobing
  • 通讯作者：
    Zhang Xiaobing
Performance variation of a transient dynamic fluid-structure interaction system in different life stages and methods for maintaining the performance
瞬态动态流固耦合系统不同寿命阶段的性能变化及维持性能的方法
  • DOI：
    10.1016/j.applthermaleng.2017.11.075
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Hu Chaobin;Zhang Xiaobing
  • 通讯作者：
    Zhang Xiaobing
An improved immersed moving boundary for the coupled discrete element lattice Boltzmann method
耦合离散元格子玻尔兹曼法改进的浸没移动边界
  • DOI：
    10.1016/j.compfluid.2018.09.018
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Computers and Fluids
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Cheng Cheng;Galindo-Torres S A;Zhang Xiaobing;Zhang Pei;Scheuermann A;Li Ling
  • 通讯作者：
    Li Ling

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其他文献

ABR相分离条件下耦合MBR工艺反硝化除磷可行性研究
  • DOI：
    10.1080/14606925.2017.1352863
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    --
  • 期刊：
    环境工程
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    --
  • 作者：
    潘家成;缪新年;程诚;宋家俊;刘文如;沈耀良
  • 通讯作者：
    沈耀良
雌激素抑制剂对去势脑缺血大鼠ATF4/CHOP/Puma通路的影响及加味脑泰方的干预作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    中华中医药杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    秦莉花;王国佐;刘林;黄娟;刘洋;易亚乔;杨梅;程诚;李富周;葛金文
  • 通讯作者：
    葛金文
微波快速合成—烧结制备ZrNiSn半赫斯勒热电合金
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    徐林;程诚;王蒙;万润东
  • 通讯作者：
    万润东
Reductant-Free Aerobic Hydroxylation of Isoquinoline-1,3(2H,4H)-dione Derivatives
异喹啉-1,3(2H,4H)-二酮衍生物的无还原剂有氧羟基化
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    10.1021/acs.joc.8b02977
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    --
  • 期刊：
    The Journal of Organic Chemistry
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨元勇;李应贤;程诚;杨果;万水英;张吉泉;毛远湖;赵永龙;张林;李春;汤磊
  • 通讯作者：
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灰色关联分析在区域电力市场效率评价中的应用
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    华北电力大学学报(社会科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    程诚;李春杰
  • 通讯作者：
    李春杰

其他文献

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程诚的其他基金

多超高速运动可变区域内多相流动与膨胀波控制机理研究
  • 批准号：
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相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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