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高等内弹道学


作者:
金志明
定价:
59.00元
ISBN:
978-7-04-013094-2
版面字数:
590.000千字
开本:
16开
全书页数:
536页
装帧形式:
精装
重点项目:
暂无
出版时间:
2003-12-15
读者对象:
高等教育
一级分类:
力学类
二级分类:
力学专业课程
三级分类:
其他专业课

  本书以反应两相流体力学为基础,阐述枪炮内弹道循环及其规律性,着重讨论高等内弹道学的理论、试验、数值计算方法及其在武器系统设计中的应用,其中膛内压力波现象是本书重要的研究内容。本书对液体发射药火炮、电磁炮、电热化学炮和冲压加速发射等一些非常规新概念火炮的内弹道理论也作了系统的讨论。另外,还包括点传火、装药安全性评估和随机内弹道学等章节。
  本书可作为弹道专业研究生的教材,也可以作为火炮、弹丸、引信、火药、工程热物理、热能工程以及航空航天等领域的高校教师和研究生的参考书,并可供从事武器弹药科研、生产及试验的工程技术人员参考和使用。
  • 主要符号表
  • 第一章 枪炮内弹道循环与膛内压力波
    • §1.1 引言
    • §1.2 膛内射击现象与流场特性
      • 1.2.1 膛内射击现象
      • 1.2.2 膛内流场特性
    • §1.3 膛内压力波现象及其产生的机理
      • 1.3.1 压力波物理现象
      • 1.3.2 膛内压力波的测试方法
      • 1.3.3 膛内压力波的特征分析
      • 1.3.4 压力波的传播规律
      • 1.3.5 压力波形成机理
      • 1.3.6 压力波、火焰波和应力波的相互关系
    • §1.4 影响压力波的因素分析
      • 1.4.1 点火引燃条件
      • 1.4.2 初始气体生成速率
      • 1.4.3 装填密度
      • 1.4.4 火药床的透气性
      • 1.4.5 药室自由空间的影响
      • 1.4.6 其他因素
    • §1.5 压力波的定量描述
      • 1.5.1 压差法
      • 1.5.2 压力波频谱分析法
    • 参考文献
  • 第二章 火药颗粒床挤压和破碎的力学现象
    • §2.1 引言
    • §2.2 火药床压缩特性及颗粒间应力
      • 2.2.1 点火传火过程中火药床受力分析
      • 2.2.2 探测膛内药粒运动的脉冲X光摄影实验
      • 2.2.3 火药颗粒的压缩特性
      • 2.2.4 火药床的压缩特性与颗粒间应力
      • 2.2.5 颗粒床应力波一维模型
    • §2.3 火药颗粒破碎特性
      • 2.3.1 火药破碎度
      • 2.3.2 火药床动态破碎实验
      • 2.3.3 单颗粒火药落锤撞击破碎实验
    • §2.4 火药颗粒破碎的粘弹性理论
      • 2.4.1 火药颗粒非线性粘弹模型
      • 2.4.2 破坏函数
      • 2.4.3 计算结果与实验结果的比较
    • §2.5 火药颗粒碰撞破碎数值模拟
      • 2.5.1 火药碰撞时机械载荷的分析
      • 2.5.2 计算编码和材料模型
      • 2.5.3 数值模拟结果
    • §2.6 火药破碎对内弹道性能影响的实验研究
      • 2.6.1 密闭爆发器燃烧实验
      • 2.6.2 火药破碎对压力波的影响
    • 参考文献
  • 第三章 反应两相流内弹道理论基础
    • §3.1 引言
    • §3.2 运动控制体的流体力学平衡方程
      • 3.2.1 运动体积和Reynolds输运定律
      • 3.2.2 物质体积及其平衡方程
      • 3.2.3 控制体、运动控制体及其平衡方程
    • §3.3 粒状火药床气固两相流内弹道基本方程
      • 3.3.1 基本假设
      • 3.3.2 分流法双流体模型两相流内弹道平衡方程
      • 3.3.3 统计平均法双流体模型两相流内弹道平衡方程
      • 3.3.4 颗粒轨道模型两相流内弹道平衡方程
    • §3.4 辅助方程
      • 3.4.1 相间阻力
      • 3.4.2 相间热交换
      • 3.4.3 状态方程
      • 3.4.4 燃烧速率
      • 3.4.5 形状函数
      • 3.4.6 点火准则和火药表面温度
    • §3.5 管状发射药床两相流内弹道模型
      • 3.5.1 开槽管状药
      • 3.5.2 未开槽管状药
    • §3.6 混合装药多相流内弹道数学模型
      • 3.6.1 基本假设
      • 3.6.2 基本方程
      • 3.6.3 可燃药筒与其他点火元件的方程
    • §3.7 多维两相流内弹道数学模型
      • 3.7.1 多维两相流内弹道平衡方程
      • 3.7.2 柱坐标系下三维两相流内弹道平衡方程
      • 3.7.3 轴对称两相流内弹道平衡方程
    • §3.8 内弹道两相湍流数学模型
      • 3.8.1 基本假设
      • 3.8.2 时均方程组
      • 3.8.3 k-ε-kp模型
      • 3.8.4 k-ε-Ap模型
    • 参考文献
  • 第四章 高密实火药床燃烧转爆轰
    • §4.1 引言
    • §4.2 高密实粒状火药床燃烧转爆轰基础实验
      • 4.2.1 实验装置
      • 4.2.2 实验结果
      • 4.2.3 实验现象的分析
    • §4.3 燃烧转爆轰的数值模拟
      • 4.3.1 基本假设与守恒方程
      • 4.3.2 本构方程
      • 4.3.3 数值计算方法
      • 4.3.4 燃烧转爆轰过程计算结果分析
    • §4.4 颗粒床的动态与稳态压缩
      • 4.4.1 准静态、动态压缩实验
      • 4.4.2 稳态压缩波分析
    • §4.5 两相稳态爆轰波分析
      • 4.5.1 理论模型
      • 4.5.2 平衡终态分析
      • 4.5.3 冲击波不连续条件
      • 4.5.4 两相爆轰结构
    • §4.6 粒状火药床燃烧转爆轰的机理
    • 参考文献
  • 第五章 反应两相流内弹道模型的数值模拟
    • §5.1 引言
    • §5.2 一维两相流内弹道模型的数值求解
      • 5.2.1 向量形式两相流内弹道控制方程组
      • 5.2.2 方程组类型
      • 5.2.3 差分格式及稳定性条件
      • 5.2.4 边界条件与初始条件
      • 5.2.5 网格自动生成技术
      • 5.2.6 间断处理及人工粘性
      • 5.2.7 滤波和守恒性检查
    • §5.3 轴对称两相流内弹道模型数值求解方法
      • 5.3.1 向量形式的两相流基本方程
      • 5.3.2 坐标变换及方程变换
      • 5.3.3 计算方法
      • 5.3.4 初始条件与边界条件
      • 5.3.5 人工粘性
    • §5.4 三维两相流内弹道模型数值求解方法
      • 5.4.1 柱坐标系下主装药床控制方程
      • 5.4.2 坐标变换形式
      • 5.4.3 分裂差分格式设计
      • 5.4.4 壁面边界单侧差分格式
      • 5.4.5 数值振荡抑制方法
    • §5.5 单一粒状药床内弹道数值模拟结果及分析
      • 5.5.1 常规金属点火管点火结构
      • 5.5.2 烟火双层点火管点火结构
      • 5.5.3 喷管点火管点火结构
      • 5.5.4 不同点火结构的理论与试验压力波的比较分析
    • §5.6 单一管状药床内弹道模拟结果及其分析
      • 5.6.1 开槽管状药床
      • 5.6.2 未开槽管状药床
    • §5.7 混合装药床内弹道模拟结果分析
      • 5.7.1 两种粒状药组成的混合装药床
      • 5.7.2 76mm火炮
      • 5.7.3 105mm火炮
      • 5.7.4 130mm加农炮
      • 5.7.5 152mm榴弹炮
    • §5.8 装药间隙对压力波影响的数值模拟
    • §5.9 火药破碎对压力异常影响的数值模拟
      • 5.9.1 火药破碎与颗粒间应力
      • 5.9.2 模拟结果及其分析
    • §5.10 轴对称两相流内弹道数值模拟
    • §5.11 三维两相流内弹道数值模拟
    • §5.12 内弹道数值模拟小结
    • 参考文献
  • 第六章 火药床点火与传火
    • §6.1 引言
    • §6.2 点火基本概念与点火准则
      • 6.2.1 点火基本概念
      • 6.2.2 点火准则
    • §6.3 火药热分解实验
      • 6.3.1 热分解基本特性
      • 6.3.2 热分解动力学参数
    • §6.4 火炮的点火系统
      • 6.4.1 炮膛中的点火和传火
      • 6.4.2 点火系统的基本性能
      • 6.4.3 影响点火过程的因素
    • §6.5 点火理论模型
      • 6.5.1 固相点火理论
      • 6.5.2 气相点火理论
      • 6.5.3 异相点火理论
      • 6.5.4 统一的点火理论
      • 6.5.5 点火理论及模型的比较
    • §6.6 综合点火模型数值分析
      • 6.6.1 物理模型
      • 6.6.2 数学模型
      • 6.6.3 计算方法及结果讨论
    • §6.7 中心点火管数学物理模型及计算
      • 6.7.1 点火管的物理模型
      • 6.7.2 点火管的数学模型
      • 6.7.3 数值计算结果及分析
    • §6.8 新概念点火结构
      • 6.8.1 双管点火和快速点火传播(RIP)点火管
      • 6.8.2 低速爆轰点火装置(LVD)
      • 6.8.3 激光点火
      • 6.8.4 爆炸网络点火
    • 参考文献
  • 第七章 轻气炮内弹道理论
    • §7.1 影响弹丸初速的基本因素
    • §7.2 弹丸最大可能速度
      • 7.2.1 定常假设下的极限速度
      • 7.2.2 经典内弹道理论的弹丸极限速度
      • 7.2.3 非定常等熵假设下的逃逸速度
      • 7.2.4 三种极限速度的讨论
    • §7.3 膛内气体压力扰动的传播
      • 7.3.1 膛内气体压力扰动传播的定性分析
      • 7.3.2 声惯性
    • §7.4 超高速火炮的理想工质
      • 7.4.1 增大逃逸速度
      • 7.4.2 减小声惯性
    • §7.5 一级轻气炮——预燃火炮
      • 7.5.1 预燃火炮发射原理
      • 7.5.2 基本假设和方程组
      • 7.5.3 膛内气体介质中的扰动传播
      • 7.5.4 等截面简波条件预燃炮特征方程
      • 7.5.5 等截面简波条件预燃炮中理想发射药气体方程系
      • 7.5.6 等截面非简波条件下的预燃火炮
      • 7.5.7 有坡膛情况下的预燃火炮
      • 7.5.8 一级轻气炮内弹道数值模拟
    • §7.6 二级轻气炮工作原理及数学模型
      • 7.6.1 二级轻气炮的工作原理
      • 7.6.2 二级轻气炮数学模型
      • 7.6.3 化学反应加热
    • 参考文献
  • 第八章 液体发射药火炮推进原理及其内弹道数学模型
    • §8.1 引言
    • §8.2 液体发射药火炮的内弹道循环
      • 8.2.1 整装式液体发射药火炮的内弹道循环
      • 8.2.2 再生式液体发射药火炮的内弹道循环
    • §8.3 高压喷射雾化的实验研究
      • 8.3.1 实验装置
      • 8.3.2 圆柱形喷嘴瞬时射流形态
      • 8.3.3 环形间隙喷嘴瞬时射流形态
      • 8.3.4 射流核
    • §8.4 液体射流破碎和雾化机理
      • 8.4.1 液体射流破碎成液滴的机理
      • 8.4.2 未破碎射流长度的数学描述
      • 8.4.3 射流破碎形成液滴尺寸的数学描述
      • 8.4.4 射流雾化模型
    • §8.5 再生式喷射模型
      • 8.5.1 以往喷射模型的回顾
      • 8.5.2 喷射模型的建立
    • §8.6 液体燃料的物理化学性能
      • 8.6.1 液体燃料的分类及其理化性能
      • 8.6.2 液体燃料性能的基本要求
    • §8.7 HAN基发射药液滴燃烧
      • 8.7.1 液滴燃烧实验方法
      • 8.7.2 HAN基发射药液滴燃烧特性
      • 8.7.3 HAN基发射药液滴燃烧简化模型
    • §8.8 再生式液体发射药火炮内弹道零维模型
      • 8.8.1 内弹道模型应考虑的因素
      • 8.8.2 物理模型及基本假设
      • 8.8.3 基本方程
      • 8.8.4 再生式液体发射药火炮内弹道封闭方程组
      • 8.8.5 初始条件
    • §8.9 再生式液体发射药火炮内弹道Lagrange问题
      • 8.9.1 气动力数学模型和速度分布
      • 8.9.2 弹后空间压力分布
      • 8.9.3 弹后空间的平均压力
    • §8.10 计算例题
    • §8.11 再生式液体发射药火炮内弹道气液两相双连续数学模型
      • 8.11.1 物理现象和基本假设
      • 8.11.2 数学模型
      • 8.11.3 定解条件
      • 8.11.4 数值解的坐标变换
    • §8.12 再生式液体发射药火炮内弹道气液两相轨道模型
      • 8.12.1 物理模型
      • 8.12.2 数学模型
    • §8.13 整装式液体发射药火炮气液两相流内弹道数学模型
      • 8.13.1 整装式液体发射药火炮的内弹道特点
      • 8.13.2 数学模型
      • 8.13.3 液体卷吸
      • 8.13.4 边界条件
    • §8.14 液体发射药火炮的点火
      • 8.14.1 点火器的基本要求
      • 8.14.2 电点火
      • 8.14.3 其他点火方式
    • 参考文献
  • 第九章 电磁推进原理及其内弹道数学模型
    • §9.1 电磁推进概念、意义及应用前景
      • 9.1.1 电磁炮的发展概况
      • 9.1.2 电磁炮的优点及应用前景
      • 9.1.3 电磁炮的关键技术
    • §9.2 电磁炮的分类
      • 9.2.1 导轨炮
      • 9.2.2 线圈炮
      • 9.2.3 重接炮
    • §9.3 电磁导轨炮的内弹道模型
      • 9.3.1 固体电枢内弹道方程组
      • 9.3.2 等离子体电枢内弹道方程组
      • 9.3.3 转换效率
    • §9.4 分散馈电导轨炮
      • 9.4.1 分散馈电的作用及方式
      • 9.4.2 分散馈电导轨炮内弹道方程组
    • §9.5 箍缩电磁炮
      • 9.5.1 箍缩电磁炮的概念
      • 9.5.2 箍缩电磁炮的理论模型
    • §9.6 电磁火箭炮
      • 9.6.1 基本概念及分类
      • 9.6.2 理论模型
    • §9.7 电磁线圈炮的空间应用
      • 9.7.1 小卫星发射
      • 9.7.2 月球氧的运送
    • 参考文献
  • 第十章 电热化学炮内弹道理论
    • §10.1 电热化学炮的发射原理
    • §10.2 受约束高压放电等离子体的基本性质
      • 10.2.1 等离子体存在的基本条件
      • 10.2.2 等离子体的鞘层
      • 10.2.3 等离子体状态方程
      • 10.2.4 等离子体的宏观方程
    • §10.3 化学工质的选择及其热化学性能
      • 10.3.1 化学工质的分类
      • 10.3.2 工质的热化学性质
    • §10.4 等离子体与化学工质的相互作用
      • 10.4.1 化学工质的反应速率
      • 10.4.2 影响化学工质反应速率的因素
      • 10.4.3 化学工质反应速率对内弹道性能的影响
    • §10.5 电热化学炮内弹道经典模型
      • 10.5.1 放电管等离子体数学模型
      • 10.5.2 燃烧室内弹道数学模型
      • 10.5.3 计算举例
    • §10.6 液体发射药电热化学炮内弹道一维两相流模型
      • 10.6.1 物理模型
      • 10.6.2 放电管内等离子体一维流动数学模型
      • 10.6.3 燃烧室一维两相流数学模型
      • 10.6.4 算例
    • §10.7 电热炮脉冲功率源
      • 10.7.1 电容器组储能技术
      • 10.7.2 电容器组放电技术
      • 10.7.3 脉冲形成网络及数学模型
    • 参考文献
  • 第十一章 冲压加速发射原理
    • §11.1 引言
    • §11.2 冲压加速原理及工作模式
      • 11.2.1 冲压加速原理概述
      • 11.2.2 冲压加速工作模式
    • §11.3 混合气体工质
      • 11.3.1 混合气体种类及热力学性质
      • 11.3.2 混合气体的燃烧实验
      • 11.3.3 混合气体的高压不稳定燃烧分析
      • 11.3.4 频谱分析
      • 11.3.5 混合气体工质的C-J爆轰速度
    • §11.4 亚音速燃烧热节制推进一维内流场数值模拟
      • 11.4.1 基本假设
      • 11.4.2 平衡化学一维数学方程
      • 11.4.3 计算结果分析
    • §11.5 亚爆轰推进一维模型的解析解
      • 11.5.1 量纲一的推力表达式
      • 11.5.2 弹道效率与推力压力比
    • §11.6 冲压加速器非反应流数值计算
      • 11.6.1 基本方程
      • 11.6.2 网格生成
      • 11.6.3 计算方法
      • 11.6.4 边界条件
      • 11.6.5 计算结果分析
    • §11.7 冲压加速器化学反应湍流理论模型
      • 11.7.1 控制方程
      • 11.7.2 湍流模型
      • 11.7.3 化学反应模型
      • 11.7.4 平衡动力学模型
      • 11.7.5 计算格式
    • §11.8 冲压加速器反应流场分析
    • §11.9 冲压加速过程的测试技术
      • 11.9.1 测试方法
      • 11.9.2 三种工作模式实验结果分析
      • 11.9.3 冲压加速气动力分析
    • 参考文献
  • 第十二章 装药安全性评估
    • §12.1 引言
    • §12.2 膛炸模式及其机理
      • 12.2.1 膛炸模式
      • 12.2.2 膛炸机理分析
    • §12.3 压力波安全性评估与压力波敏感度
      • 12.3.1 压力波安全性评估
      • 12.3.2 某些火炮装药的压力波敏感度曲线分析
    • §12.4 装药安全性的评估方法
      • 12.4.1 基于-Δpi的评估方法
      • 12.4.2 基于频谱分析的评估方法
    • 参考文献
  • 第十三章 内弹道循环随机模拟
    • §13.1 膛内射击过程的随机现象
      • 13.1.1 装药量分布及统计特征
      • 13.1.2 火药厚度分布及统计特征
      • 13.1.3 最大压力分布及统计特征
      • 13.1.4 初速分布及统计特征
    • §13.2 Monte-Corlo法在内弹道随机模拟中的应用
      • 13.2.1 基本理论及计算公式
      • 13.2.2 内弹道循环随机模拟的实施
    • §13.3 计算举例
    • 参考文献
  • 中英文人名对照表

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