5-计算力学-2011-12-3-1(第6章)

第6章 两相流内弹道理论及数学模型的建立 1.多相流理论概述 1.多相流理论概述流体中有两种或两种以上不同物相( 流体中有两种或两种以上不同物相(态)的混合流动， 的混合流动， 称之为两相或多相流动。 称之为两相或多相流动。 多相流的分类： (1)多相流的分类：多相流是一个庞大而复杂的流动体系。 多相流是一个庞大而复杂的流动体系。往往依据组成流场介质 的种类进行分类的。如下： 的种类进行分类的。如下： 固两相流：枪炮膛内过程，固体火箭发动机排气流， ①气-固两相流：枪炮膛内过程，固体火箭发动机排气流，喷粉燃 风沙运动等等； 烧，风沙运动等等； 液两相流：锅炉及核反应堆冷却系统， ②气-液两相流：锅炉及核反应堆冷却系统，液体燃料的喷雾流 如汽车发动机等),各种交换器中的气-液流动， ),各种交换器中的气 (如汽车发动机等),各种交换器中的气-液流动，高速水流中的 气穴流等； 气穴流等； 固两相流：过滤、沉淀等流动，水力洗矿， ③液-固两相流：过滤、沉淀等流动，水力洗矿，海洋及河流泥沙 运动与沉积等，液力输送，多孔介质渗流等； 运动与沉积等，液力输送，多孔介质渗流等； 气体、液体与固体-等离子体两相流：静电除尘， ④气体、液体与固体-等离子体两相流：静电除尘，静电沉积多维 两相流过程。静电印刷等。 两相流过程。静电印刷等。1

(2)多相流的处理方法： 多相流的处理方法： 两相流体动力学的处理方法主要有两种： 两相流体动力学的处理方法主要有两种： 采用连续介质力学的方法。 ①采用连续介质力学的方法。 对每一相都作为力学介质来处理， 对每一相都作为力学介质来处理，同时考虑各相之间的相 互作用，建立起各相之间的互相耦联关系。又称之为： 互作用，建立起各相之间的互相耦联关系。又称之为：双连续 介质方法。 介质方法。 采用分子运动理论的方法。 ②采用分子运动理论的方法。 依据分子运动理论，探讨单一颗粒的动力学， 依据分子运动理论，探讨单一颗粒的动力学，并推广到多 种颗粒系统中。 种颗粒系统中。 两相流内弹道理论通常采用的都是双连续介质的方法。 两相流内弹道理论通常采用的都是双连续介质的方法。

(3)两相流内弹道理论的提出 火炮膛内的流动与燃烧过程为瞬态的多维两相流过程。 火炮膛内的流动与燃烧过程为瞬态的多维两相流过程。

X光拍摄的火炮射击过程中膛内的流动状态

2. 一维两相流内弹道方程组 两相流内弹道理论通常采用的都是双连续介质的方法， 两相流内弹道理论通常采用

的都是双连续介质的方法， 又称双流体假设。 又称双流体假设。 (1) 基本假设 ①双流体假设 认为火药颗粒群组成的固相连续地分布在气相中，也就是把 认为火药颗粒群组成的固相连续地分布在气相中， 火药颗粒群当做一种具有连续介质特性的拟流体来处理。 火药颗粒群当做一种具有连续介质特性的拟流体来处理。这种将 颗粒相与气相互相渗透的连续介质特性假设，称为双流体假设。 颗粒相与气相互相渗透的连续介质特性假设，称为双流体假设。 ②一维流假设 在膛内流动过程中， 在膛内流动过程中，所有流动参数均是轴向坐标 x 和时间 t 的函数。在弹后空间，炮膛横截面积不是常数， 的函数。在弹后空间，炮膛横截面积不是常数，而是坐标 x 的 函数。因此，火炮膛内的流动不是完全的一维流动。 函数。因此，火炮膛内的流动不是完全的一维流动。

③火药颗粒假设 火药颗粒床由单一粒状药组成， 火药颗粒床由单一粒状药组成，火药几何形状和尺寸严格一 火药颗粒床满足连续介质流体的性质， 致。火药颗粒床满足连续介质流体的性质，即任取一个流体微团 质点)都满足下列条件： (质点)都满足下列条件： 1)微观性 微观性： 1)微观性：所取的流体微团的尺寸远远大于组成流体的分子 的平均自由程，满足对研究的参量(如压力)等进行统计平均的 的平均自由程，满足对研究的参量(如压力) 要求； 要求； 2)宏观性 所取的微团尺寸应充分的小， 宏观性： 2)宏观性：所取的微团尺寸应充分的小，小到对所研究的问 题的特征尺寸相比它的大小可以忽略不计。 题的特征尺寸相比它的大小可以忽略不计。 颗粒的特征尺寸： 颗粒的特征尺寸： 在多相流中， 在多相流中，我们近似当做连续介质处理的颗粒群的特征的 最基本的参量就是颗粒的直径。由于实际颗粒的直径是不规则的， 最基本的参量就是颗粒的直径。由于实际颗粒的直径是不规则的， 我们取颗粒的球体积当量直径作为颗粒的特征尺寸， 我们取颗粒的球体积当量直径作为颗粒的特征尺寸，即

④火药燃烧的假设 1) 火热颗粒的燃烧满足火药燃烧定律的假设和燃速定律 的假设。 的假设。 火药燃烧产物的组份保持不变， 2) 火药燃烧产物的组份保持不变，火药气体的热力学参 数，如火药力、余容及比热比均保持不变。 如火药力、余容及比热比均保持不变。 3) 固体药粒不可压缩，即火药的物理密度为常数。 固体药粒不可压缩，即火药的物理密度为常数。 ⑤其它假设 对于阻力、热传导及化学反应等微观过程， 对于阻力、热传导及化学反应等微观过程，假设作为两

相当地平均状态的函数，并用经 …… 此处隐藏：672字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……