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第一章 绪论 1

1.1 内弹道及装药设计工作者面临的主要任务 1

1.2 “两相流内弹道学”产生的条件、基本功能和应用前景 1

1.3 内弹道问题的分类 3

1.3.1 概述 3

1.3.2 几种典型的装药结构 3

1.3.3 几种典型的点火模型 4

1.4 内弹道理论的发展 5

1.4.1 经典内弹道理论的要点 5

1.4.2 常规内弹道基本方程及定解条件 6

1.4.3 内弹道理论发展的评述 7

1.5 本书的宗旨 10

第二章 瞳内两相流体动力学基础 11

2.1 基本知识 11

2.1.1 概述 11

2.1.2 几个基本概念(规定) 12

2.1.3 管内两相流流型分类 15

2.2 两相流体动力学基本方程 17

2.2.1 连续性方程的推导 17

2.2.2 动量方程的推导 21

2.2.3 能量方程的推导 25

2.2.4 关于两相流基本方程组求解的讨论 28

2.3 变截面管内一维两相流基本方程 29

2.3.1 气体质量守恒 29

2.3.2 固相连续方程 30

2.3.3 气体动量平衡方程 31

2.3.4 固相动量平衡方程 31

2.3.5 气体能量平衡方程 32

2.3.6 固相能量平衡方程 33

2.3.7 关于两相流基本方程的争论 34

2.4 气-固两相流中的相间作用力 36

2.4.2 单一刚性球的粘性阻力及其阻力系数 37

2.4.1 单一刚性球形颗粒的受力 37

2.4.3 颗粒群阻力 39

2.4.4 郭冠云推荐的颗粒群阻力系数 40

2.4.5 我们的实验研究结果 41

2.4.6 管状药相间阻力 43

2.4.7 密实装药床中的相间阻力讨论 43

2.5 两相临界流动 45

2.5.1 缝隙流动的流量系数 45

2.5.2 喷管临界流动及其流量系数 47

2.5.3 小孔流量系数 49

2.5.4 均质两相流临界流动 51

2.5.5 分层流(两速度)临界流动 53

2.5.6 气-固两相混合流通过小孔的流量系数实验研究 55

2.6 两相流内弹道问题的边界条件 59

2.6.1 均相流固定截面条件 59

2.6.2 移动边界 61

2.6.3 粒状发射药床中瞬态两相燃烧问题的边界条件 65

2.6.4 两相区和纯气相区之间的交界面 69

第三章 瞠内燃烧的条件与环境 70

3.1 火药点火理论简介 70

3.1.1 着火概念及着火判据 71

3.1.2 热点火基本理论 73

3.1.3 计算分析 75

3.1.4 火药热物性参量及其对点火性能的影响 79

3.1.5 底火射流特性测定 81

3.1.6 黑火药燃烧实验研究现状 83

3.2 装药点火装置的设计及点火管的理论模拟 85

3.2.1 概述 85

3.2.2 金属点火管内装药床点火燃烧模型及计算 87

3.2.3 可燃点火管点火燃烧过程的数值预测 94

3.2.4 点火装置的设计步骤 103

3.3 弹丸挤进过程研究 109

3.3.1 研究的目的、意义及方法 109

3.3.2 一些实验结果 110

3.3.3 弹丸受力分析 112

3.3.4 准静态挤进模型 113

3.3.5 动态挤进(刻槽)模型 117

3.3.6 挤进模型的验证与应用 120

3.3.7 弹性变形对弹带摩擦阻力和身管第二烧蚀峰值的影响 124

3.4 特殊燃烧现象 127

3.4.1 可燃药筒燃烧规律的实验研究 127

3.4.2 火药撞击破裂规律及其对燃烧速度影响的实验研究 128

3.5 弹前阻力问题 134

3.5.1 某些火炮身管胀膛现象分析 134

3.5.2 弹前激波阻力 140

3.6 气体状态方程 142

3.6.1 内弹道中通用的状态方程 142

3.6.2 高压下的气体状态方程 142

第四章 两相流内弹道数值方法简介 144

4.1 偏微分方程的一些定义 144

4.2 一阶拟线性双曲型方程组的特征线法 150

4.2.1 拟线性双曲型方程组的正规形式 150

4.2.2 特征线法 154

4.2.3 指定步长的特征线法 158

4.3 离散化方法 159

4.3.1 解域的离散化 159

4.3.2 基本方程的离散化 161

4.4 对离散化方程进行稳定性分析的一些概念 165

4.4.1 相容性 165

4.4.2 稳定性 166

4.4.3 收敛性 167

4.4.4 耗散性 167

4.5 差分方程的稳定性分析 169

4.5.1 ε-图法 169

4.5.2 傅里叶方法 172

4.5.3 Courant条件 183

4.6.1 人工粘性法 184

4.6 人工粘性法和Shumann滤波法 184

4.6.2 Shumann滤波法 189

4.7 结论和问题 190

第五章 准两相流内弹道理论的应用 197

5.1 考虑弹后工质一维不定常运动的内弹道模型 197

5.1.1 基本模型 198

5.1.2 基本假设 199

5.1.3 单一装药两相速度相同的方程(欧拉坐标和拉格朗日坐标) 206

5.2 一维不定常运动内弹道问题应用实例Ⅰ--拉格朗日坐标下方程组的计算 210

5.2.1 前期方程系 210

5.2.2 在拉格朗日坐标下的基本方程组 210

5.2.3 差分格式 212

5.2.4 间断处理 214

5.2.5 计算结果的检查 215

5.2.6 初步计算结果 216

5.3 一维不定常运动内弹道问题应用实例Ⅱ--欧拉坐标下方程组的计算 224

5.3.1 基本方程组的数学处理 224

5.3.2 差分格式 226

5.3.3 边界点和边界点相邻点的计算 229

5.3.4 间断处理 231

5.4 一维不定常运动内弹道问题应用实例Ⅲ--海双30火炮身管传热、烧蚀及寿命的计算 232

5.4.1 概述 232

5.3.5 结论 232

5.4.2 有热散失的气体动力学内弹道方程组 234

5.4.3 火药气体对身管的传热分析 237

5.4.4 身管热传导及连续射击时壁温的计算 238

5.5 一维不定常运动内弹道问题应用实例Ⅳ--某滑膛炮轴向压力波的计算 244

5.5.1 问题的提出 244

5.5.2 计算结果 247

5.6 一维不定常运动内弹道问题应用实例Ⅴ--空包弹发射榴弹的内弹道模型及计算 247

5.6.1 问题的由来 247

5.6.2 目前的研究状况 248

5.6.3 物理模型的数学描述 249

5.6.4 计算与实验结果比较 250

5.6.5 结论 251

第六章 气-固两相速度不等的内弹道问题 252

6.1 混合装药两相流内弹道一般理论模型 252

6.1.1 底部点火混合装药的物理模型 252

6.1.2 基本假设 253

6.1.3 基本方程 253

6.1.4 基本方程的简化 258

6.1.5 辅助方程(实验关系式) 259

6.1.6 定解条件 261

6.1.7 不同流动区域之间的连接条件 262

6.1.8 几个需要说明的问题 263

6.2 火炮膛内两相燃烧流体动力学模型的计算 267

6.2.1 只有一种固相条件下的基本方程 267

6.2.2 差分格式 271

6.2.3 交界面的计算 274

6.2.4 计算结果 274

6.3 中心点火装药结构两相流内弹道模型及计算 277

6.3.1 目的和意义 277

6.3.2 基本内容及功能 278

6.3.3 基本模型(方程) 278

6.3.4 差分格式及计算顺序 283

6.3.5 计算结果 292

6.4 底部点火装药结构两相流内弹道模型及计算 298

6.4.1 整体设想 298

6.4.2 基本方程 299

6.4.3 辅助方程 300

6.4.4 右边界(弹底处)控制体方程组 301

6.4.5 求解步骤 305

6.4.6 计算分析及其与试验的比较 305

6.5 密闭容器内压力波动问题 308

6.5.1 问题的提出 308

6.5.2 实验研究 308

6.5.3 物理模型和数值模拟 311

6.5.4 理论与实验的比较 315

6.5.5 几点看法 318

6.6 压力波、膛炸和装药的安全考核 318

6.6.1 膛内波动及其与膛炸的关系 319

6.6.2 压力波与弹药安全考核的关系 321

6.6.3 确定装药安全考核的步骤 322

6.7 密实装药中的燃烧转爆轰问题 323

6.7.1 问题的提出 323

6.7.2 基本概念及研究现状 324

6.7.3 密实填充床模型及举例 325

6.7.4 火箭推进剂裂缝中的火焰传播 329