炮轰模拟
非理想爆轰波阵面传播的LevelSet方法在爆轰驱动计算中的应用研究
非理想爆轰波阵面传播的Level Set方法在爆轰驱动计算中的应用研究姜洋*，钟敏，孙承纬，李平，柏劲松(中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳 621900)摘要：基于爆轰冲击波动力学(DSD)理论，研究了计算二维贴体坐标系中非理想爆轰波阵面传播问题的Level Set方法。
根据Hamilton-Jacobi方程的Godunov差分格式，提出了非正交的贴体坐标系中Level Set函数方程的差分格式及其相应的数值方法。
将Level Set方法应用于自行研制的二维流体动力学程序TDY2D得到编码TDY_DSD，对爆轰波的传播及爆轰驱动的实验模型进行了数值模拟计算，所得的计算值均与实验值符合较好，具有较高精度。
关键词：爆炸力学；爆轰驱动；DSD理论；Level-Set方法；贴体坐标系；数值模拟中图分类号：O241;O382;O383文献标识码：AApplication of the Level Set method for propagation of non-ideal detonation to the numerical simulation for acceleration of metals by detonation waveAbstract：Based on the DSD (Detonation Shock Dynamics) theory, the Level Set method in body-fitted coordinate for propagation of non-ideal detonation is studied in this paper. According to the Hamilton-Jacobi formulation of the Godunov’s scheme, the finite difference method and algorithm for the propagation equation of non-ideal detonation in non-orthogonal body-fitted coordinate are studied. Then the Level Set method is incorporated into the 2D hydrodynamic code TDY2D to form a combination code TDY_DSD and it is used to compute some models about the propagation of detonation wave and the motion of flyers driven by explosive. The computation results are in good agreement with the experimental data and the precision in calculation is high.Key words: Mechanics of explosion; Acceleration by detonation products; DSD theory; Level set method; Body-fitted coordinate; Numerical simulation*作者简介：姜洋（1976－），女，助理研究员，博士生 从事计算流体力学、计算爆炸力学的理论和数值计算方法方面研究通信地址：四川绵阳919信箱105分箱 邮编621900电话：***********Email：**********************0引言对复杂几何形状炸药中爆轰波阵面传播过程的描述是炸药驱动装置设计中的一个重要课题，在军事及工程研究中具有重要的实际应用价值。
爆炸模拟
1、爆炸模拟的一般过程（1）首先要有一个总体思路，怎样把爆炸程转化为程序模型（明白该怎样建立自己的模型，选取材料模型，采用哪儿种算法计算求解），这一步很重要，直接关系计算结果的合理性。
（2）前处理，包括：画图、建模、划分网格、定义边界及约束条件、设定分析控制选项、输出K文件等。
（3）有些前处理不支持LS-DYNA的K文件中关键字，需修改完善K文件（注：K文件的中关键字格式十分重要，需要注意）。
（4）计算求解。
如果有错误终止计算，根据错误提示，查找并修改出错的地方，使计算正常结束。
（5）后处理。
结果分析，提取自己关心的数据，写报告。
2、爆炸模拟的方法（1）共用节点算法模拟爆炸（2）接触耦合算法模拟爆炸（3）流固耦合算法模拟爆炸（详见白金泽《LS-DYNA3D理论基础与实例分析》）3、推荐资料（1）时党勇《基于ANSYS/LS-DYNA8.1进行显式动力分析》，论坛有电子版（不全），该书重点给出了18个经典算例的操作求解过程，主要是通过GUI建模，非常适合于初学者。
（2）白金泽《LS-DYNA3D理论基础与实例分析》，第五章介绍了爆炸模拟常用的方法及建模过程，主要通过有命令流建模，并对比了三种方法的特点。
（3）赵海鸥《LS-DYNA动力分析指南》中介绍了流固耦合算法和爆炸模拟，侧重介绍关键字。
（4）尚晓江《ANSYS_LS-DYNA动力分析方法与工程实例》，有一章分别介绍关键字和工程爆破问题。
（5）LS-DYNA关键字手册（6）爆炸方面的理论知识，《爆炸动力学及其应用》、《凝聚炸药起爆动力学》、《爆轰理论基础》、《水下爆炸》、《猛炸药爆轰学》《爆炸动力学及其应用》J.亨利奇著,熊建国等译,科学出版社出版，1987年出版。
书的内容如下第一章：应力波理论第二章：爆炸及其在介质中的效应第三章：空气爆炸理论及其应用第四章：水中爆炸理论及其应用第五章：土壤爆炸理论及其应用第六章：拆除工程第七章：弹性体系计算第八章：弹塑性体系计算第九章：爆炸的地震效应第十章：参考文献《凝聚炸药起爆动力学》，章冠人，陈大年编著，1991年国防工业出版社出版书的内容如下：第一章：弹塑性动力学概论第二章：弹塑性加载波在介质中的传播第三章：热物理和热化学基础第四章：平面撞击试验原理第五章：凝聚炸药的热起爆理论第六章：凝聚炸药的冲击起爆第七章：冲击凝聚炸药形成热点的机理第八章：凝聚炸药和爆轰产物的本构关系第九章：起爆过程的数值模拟第十章：炸药的冲击波感度试验及数值模拟《爆轰理论基础》孟宪昌、张俊秀著，1988年北京理工大学出版社出版书的如下：第一章：炸药的爆炸第二章：炸药的起爆机理第三章：冲击波基本理论第四章：爆轰波的流体力学理论第五章：爆轰波参数第六章：炸药中的爆轰传播第七章：爆轰产物的一维等熵流动第八章：爆轰波对可压缩介质界面的作用第九章：爆轰冲击波与介质界面的作用《水下爆炸》，库尔（美国）著，罗耀杰、韩润泽、官信译，国防工业出版社1960年版书的内容如下：第一章：水下爆炸现象的持续过程第二章：流体动力方程式第三章：炸药炮轰过程第四章：冲击波理论第五章：水下爆炸的压力测试第六章：水下爆炸摄影第七章：冲击波的测试第八章：气球的运动第九章：二次压力波第十章：表面现象及其他现象《猛炸药爆轰学》，[美]C.H.约翰逊 P.A. 珀森著，国防工业出版社1976年出版内容如下：书的如下：第一章：爆轰第二章：强冲击波起爆第三章：低速的机械撞击起爆第四章：热作用第五章：爆轰时的发光第六章：在周围介质中的机械效应第七章：高压物理学和凝聚物质中的冲击波《猛炸药爆轰学》，[美]C.H.约翰逊 P.A. 珀森著，国防工业出版社1976年出版内容如下：书的如下：第一章：爆轰第二章：强冲击波起爆第三章：低速的机械撞击起爆第四章：热作用第五章：爆轰时的发光第六章：在周围介质中的机械效应第七章：高压物理学和凝聚物质中的冲击波。
炮兵火力毁伤仿真实验系统
斗
库 、 驻 内存 中 ， 常 弹道 特 性参 数 于 常驻 内存 中 ， 以数
据 交 互 类 的形 式 传 递 给毁 伤模 拟模 块 （ Ｌ 、取射 击 方 案 Ｄ Ｌ） 炸 点
分 布显 示模 块 和 目标 动态 显示模 块 。
炸抑弹特数 最后 ， 调用 毁伤模 拟模 拟模 块 （ 点机道性据 点目 ● ＤＬ ， Ｌ） 模拟对 布］ 炸
ｐ ｏｅ ｔｇ ｎ ｒ ｔ ｎ，ｉｉ ｇｐ ｏ ｅ ｓｓｍｕａ ｉｎ，ｄ ｍａ ｅｅｆ ｃ ｉ ｌｔ ｎ ａ ｄ ｆ ｉｇ ｐ ｏｅ ｔｅ ａｕ ｔ ｎ Ｉ ｔ ｅ ｒ ｊｃ ｅ ｅ ａ ｉ ｆ ｎ ｒ ｃ ｓ ｉ ｌｔ ｏ ｒ ｏ ａ ｇ ｆｅ ｔｓｍｕ ａｉ ｎ ｉ ｎ ｒ ｊｃ ｖ ｌ ａ ｉ ． ｔ ｈ ｏ ｒ ｏ
条件 、 确定 保 障手段 ； 射击方 案 生成 主要是 定下 对 目
标 的射 击决 心 和选 择 射击 手 段 ； 击过 程 模拟 主要 射
蒙特卡洛方法模拟小例子
例在我方某前沿防守地域，敌人以一个炮排（含两门火炮）为单位对我方进行干扰和破坏．为躲避我方打击，敌方对其阵地进行了伪装并经常变换射击地点．经过长期观察发现，我方指挥所对敌方目标的指示有50％是准确的，而我方火力单位，在指示正确时，有1/3的射击效果能毁伤敌人一门火炮，有1/6的射击效果能全部毁伤敌人火炮．现在希望能用某种方式把我方将要对敌人实施的20次打击结果显现出来，确定有效射击的比率及毁伤敌方火炮的平均值。
使用蒙特卡洛方法模拟50次打击结果：function [out1 out2 out3 out4]=Msc(N)% N开炮次数% out1射中概率% out2平均每次击中次数% out3击中敌人一门火炮的射击总数% out4击中敌人2门火炮的射击总数k1=0;k2=0;k3=0;for i=1:Nx0=randperm(2)-1;y0=x0(1);if y0==1fprintf('第%d次：指示正确||',i);x1=randperm(6);y1=x1(1);if y1==1|y1==2|y1==3fprintf('第%d次：击中0炮||',i);k1=k1+1;elseif y1==4|y1==5fprintf('第%d次：击中1炮||',i);k2=k2+1;elsefprintf('第%d次：击中2炮||',i);k3=k3+1;endelsefprintf('第%d次：指示错误，击中0炮||',i);k1+1;endfprintf('\n');endout1=(k2+k3)/N;out2=(0*k1+k2+2*k3)/20;out3=k2/N;out4=k3/N;运行：1.[out1 out2 out3 out4]=Msc(50)结果：1.第1次：指示正确||第1次：击中2炮||2.第2次：指示错误，击中0炮||3.第3次：指示错误，击中0炮||4.第4次：指示正确||第4次：击中0炮||5.第5次：指示错误，击中0炮||6.第6次：指示正确||第6次：击中1炮||7.第7次：指示正确||第7次：击中0炮||8.第8次：指示错误，击中0炮||9.第9次：指示正确||第9次：击中2炮||10.第10次：指示正确||第10次：击中1炮||11.第11次：指示正确||第11次：击中1炮||12.第12次：指示正确||第12次：击中2炮||13.第13次：指示错误，击中0炮||14.第14次：指示正确||第14次：击中1炮||15.第15次：指示错误，击中0炮||16.第16次：指示错误，击中0炮||17.第17次：指示正确||第17次：击中0炮||18.第18次：指示错误，击中0炮||19.第19次：指示正确||第19次：击中1炮||20.第20次：指示错误，击中0炮||21.第21次：指示正确||第21次：击中0炮||22.第22次：指示正确||第22次：击中1炮||23.第23次：指示正确||第23次：击中0炮||24.第24次：指示错误，击中0炮||25.第25次：指示正确||第25次：击中1炮||26.第26次：指示错误，击中0炮||27.第27次：指示正确||第27次：击中1炮||28.第28次：指示正确||第28次：击中0炮||29.第29次：指示正确||第29次：击中0炮||30.第30次：指示正确||第30次：击中0炮||31.第31次：指示错误，击中0炮||32.第32次：指示错误，击中0炮||33.第33次：指示正确||第33次：击中0炮||34.第34次：指示错误，击中0炮||35.第35次：指示正确||第35次：击中0炮||36.第36次：指示正确||第36次：击中0炮||37.第37次：指示错误，击中0炮||38.第38次：指示正确||第38次：击中0炮||39.第39次：指示错误，击中0炮||40.第40次：指示正确||第40次：击中0炮||41.第41次：指示正确||第41次：击中1炮||42.第42次：指示正确||第42次：击中0炮||43.第43次：指示错误，击中0炮||44.第44次：指示正确||第44次：击中1炮||45.第45次：指示正确||第45次：击中0炮||46.第46次：指示错误，击中0炮||47.第47次：指示错误，击中0炮||48.第48次：指示错误，击中0炮||49.第49次：指示正确||第49次：击中0炮||50.第50次：指示正确||第50次：击中1炮||51.52.out1 =53.54. 0.280055.56.57.out2 =58.59. 0.850060.61.62.out3 =63.64. 0.220065.66.67.out4 =68.69. 0.0600一位朋友说要贴出Monte Carlo计算积分的源程序，我就随便做一个简单的吧，复杂的程序完全可以从这个来演化，我想Monte Carlo积分的最大优势就在于高维积分，以及不规则区域，可以节约很多计算机时。
炮兵压制武器模拟训练系统设计模式探讨
套 完整 的成 系统 成 建 制 的 装备 群 ，充 分 体 现我 因此 ，模 拟训 练 系统 属 于 大量 订 购 的训 练 用器 材 ，
军炮 兵武器 装备 “ 成 两力 ” 的发展 思想 。 针对 如 果 模 拟 训 练 系 统 的设 计 规 模 过 大 ，则 订 货 费 用 两 这 样 复杂 的 装备 群 ，为保 障部 队 装备 的作 战使 用 过 大 ，影 响 到部 队装 备 采 办 费 用 分 配 。 训 练 、节 省部 队 的 训练 开 支 ，模 拟训 练 系统 作 为 配套保障装备应运而生 。
维普资讯
肖江 阳 ：炮 兵 压 制 武 器 模 拟 训 练 系 统 设 计 模 式 探 讨
手 的 分 工 和 职 责 不 同 。现 在 的主 战 装 备 中 ，作 战
３ 功 能 分 析 与 设 计 ．
单 元 系 统 内增 加 了 组 织 和 操 作 复 杂 的 火 控 系 统 ； 指 挥 系 统 内增 加 了 指挥 通 信 系统 。 别有 炮 长 、火 控操 作手 、发控 手 等多 个操 作手 ，指
装备 备 。
侦 察 系统 、气 象 系统 、测地 系统 、弹 药运 输 系统 、 计 的 主 要 目 的 。 当确 定 了 以主 战 装 备 为 模 拟 对 象 机 电检 测 维 修 系统 和 模 拟 训 练 系统 等 ，本 文 主 要 后 ，模 拟 训 练 系 统 的训 练 对 象 则 主 要 围绕 主 战 装 针 对模 拟训 练 系 统 的设 计 提 出一 套 总 体 的设 计 方 备 内各 操 作 手 进 行 。 案 ，为 我 军炮 兵 压 制 武 器 模 拟 训 练 系统 的设 计 提 在 炮 兵 压 制 武 器 系 统 中 ，主 战装 备 内各 操 作
lsdyna炮轰模拟参考
（多物质Euler分析时指定）
*initial_void_options （单物质+空PART时指定）
ANSYS/LS-DYNA Training
结果后处理
History varibles 1: 密度 History varibles 2：物质1在单元中的体积分数 History varibles 3：物质2在单元中的体积分数 History varibles 4：物质3在单元中的体积分数
ANSYS/LS-DYNA Training
Euler 3D
流固耦合
mesh control
ANSYS/LS-DYNA Training
ANSYS/LS-DYNA Training
单元起爆时间：在LS-POST中，零时刻，画单元的应力中 的第7个参量，起爆时间显示为负数。
ANSYS/LS-DYNA Training
Lagrange 2D 2D remap
ANSYS/LS-DYNA Training
ANSYS/LS-DYNA Training
Euler 3D
ANSYS/LS-DYNA Training
ANSYS/LS-DYNA Training
爆轰分析相关的关键字
材料关键字：
*mat_high_explosive_burn(炸药) *mat_elastic_plastic_hydro（推进剂）
*EOS_JWL *EOS_JWLB *EOS_SACK_TUESDAY *EOS_IGNITION_AND_GROWTH_OF_REACTION_IN_HE
ANSYS/LS-DYNA Training
武器发射弹道的模拟仿真研究
武器发射弹道的模拟仿真研究一、引言武器是军事力量的重要实现工具，武器的性能和作战效果直接关系到军队的成败。
而发射弹道是武器性能与作战效果的重要因素之一。
发射弹道的模拟仿真研究可以帮助军事科学家和工程技术人员了解武器的真实性能，指导武器的改进和发展，提高武器的作战效果。
二、武器发射弹道概述武器发射弹道是指武器发射弹药后，弹药所经过的物理路径和轨迹。
武器发射弹道是由多种因素共同决定的，如弹药初速度、弹药质量、药量、弹道密度等。
同时，在发射过程中，还有各种各样的外界因素对发射弹道的影响，如气压、温度、风速、重力、空气密度等。
发射弹道的模拟仿真研究需要考虑这些因素的影响，并对发射弹道进行多方面的分析和评估。
从而实现对武器发射弹道的真实还原和深入探究。
三、武器发射弹道模拟仿真技术致力于武器发射弹道模拟仿真技术研究的工程技术人员通过分析和评估武器弹道的多种影响因素，以及各种外界因素对武器弹道的干扰，提出了一系列的武器发射弹道模拟仿真技术。
主要包括数值模拟技术、有限元分析技术、计算流体力学技术等。
1.数值模拟技术数值模拟技术是一种重要的武器发射弹道模拟仿真技术，该技术可以利用数学方法对武器发射弹道进行真实还原，包括发射过程和弹道分析等。
该技术主要通过计算机程序控制，实现对发射弹道的数值分析和计算。
数值模拟技术可以对武器弹道的各种因素进行模拟和仿真，从而精准分析弹道的特点和特征。
2.有限元分析技术有限元分析技术是一种基于数值计算法原理的武器发射弹道模拟仿真技术，在武器设计和开发领域得到了广泛应用。
通过分析武器结构和性能特点，从而实现对弹道运行过程中的各种力学特性的分析和计算。
该技术主要适用于弹道系统的结构分析和动态响应分析。
3.计算流体力学技术计算流体力学技术是一种基于流体力学原理的武器发射弹道模拟仿真技术，主要用于分析武器发射过程中的耗能、摩擦等相对物理过程。
计算流体力学技术可以通过数学模型和计算机程序，模拟和预测武器发射过程中的流体特性和流体运动特征。
军用仿真用语
军用仿真用语军用仿真（Military Simulation）是指在军事领域中，使用计算机技术、模拟技术等手段，模拟战争、战术、训练等场景，以提高军队的训练效果、战术水平、指挥能力等方面的技术。
军用仿真用语是用于描述军用仿真技术相关概念和术语的专门用语。
以下是一些常见的军用仿真用语：1. 模拟器（Simulator）：模拟军事装备、系统或场景的软件或硬件设备，用于模拟真实环境中的操作和行为。
2. 训练模拟（Training Simulation）：用于军事训练的模拟器，可以帮助士兵和指挥官进行实战演练和战术分析。
3. 战斗模拟（Combat Simulation）：用于模拟战斗场景的模拟器，可以模拟各种武器系统和战斗行动。
4. 虚拟战场（Virtual Battlefield）：使用计算机技术构建的虚拟战场环境，可以模拟真实战场中的各种环境和情况。
5. 模拟训练系统（Simulation Training System）：集成了多种模拟器和训练设备的系统，用于提高士兵和指挥官的训练效果和实战能力。
6. 作战仿真（Operational Simulation）：用于模拟整个战役或战斗过程的模拟器，可以帮助指挥官进行战略规划和决策。
7. 建模与仿真（Modeling and Simulation）：使用数学模型、计算机代码和仿真技术对军事系统、过程和场景进行建模和模拟的方法。
8. 分布式仿真（Distributed Simulation）：将多个模拟器通过网络连接起来，形成一个统一的仿真系统，可以实现多个用户同时参与仿真训练。
9. 交互式仿真（Interactive Simulation）：使用实时仿真技术，实现模拟器之间的实时交互和同步，提高仿真的真实感和训练效果。
10. 计算机生成兵力（Computer-Generated Force）：使用计算机技术生成的虚拟敌军或友军部队，用于模拟战斗场景和提高训练效果。
要地防空作战火力配置ExtendSim仿真分析
火力单元有效拦截半径、掩护角模型
火力单元掩护角示意图
3
基于 ExtendSim 的火力配置仿真
实现
3.1
ExtendSim 仿真环境
ExtendSim 仿真软件由美国 Imagine That 公司
开发的通用仿真平台，采用 C 语言开发，功能强大，
可以对离散事件系统和连续系统进行仿真，具有较
高的灵活性［11］。
2）掩护角的计算
火力单元对保卫目标的掩护范围为一角域
2α j ，即掩护角，如图 3 所示。掩护角是衡量防空团
对保卫目标掩护能力的指标之一。凡是从火力单
元掩护范围进入的敌机，我们认为火力单元可以对
它实施有效射击；反之，则认为火力单元不能对其
实施有效射击［10］。
掩护角的大小与拦截半径 d L 、火力单元有效
2α j = 2 arccos
2d L d pz
元的有效射击范围，可以采用等效原则，把地空导
式中，2α j 为火力单元掩护角；q 为目标航路角；d L
弹火力单元的有效射击范围在地面的投影近似等
为拦截半径；d pz 为火力单元到保卫目标的配置距
高度上的截线通常比较复杂，不可能正好是以导弹
效为一个圆环（如图 2 中阴影部分所示），它所表示
的也就是地空导弹火力单元的有效射击范围。因
（7）
离；d y 为火力单元有效射击杀伤半径。
此，地空导弹火力单元的有效射击杀伤半径的大小
与最大斜距 Dmax 和目标高度 H 有关，可近似按式（5）
计算确定，射击死界半径亦可由最小斜距 Dmin 和目
标高度确定。
图3
2.3
图2
地空导弹火力单元有效射击杀伤半径示意图
大当量TNT装药爆轰的远场数值模拟及超压预测
ｕ ｅ Ｏ ｆ ｒ ｃ ｓ ｆｓ ｏ ｋ ｗａ ｅ ｐ ａ ｖ ｒ ｒ ｓ ｕ ｅ ｏ ａ ｇ ｍｏ ｎ ｆＴＮＴ ｉ ａ ｉｔ ｎ ｅ ｆ ｒａ ｙ ｆｏ ｔ ｅ ｅ ｐ ｏ ｉｎ ｃ ｎ ｅ ｎ ｓ ｄ ｔ ｏ ｅ ａ ｔ ｈ ｃ ｖ ｅ ｋ ｏ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｆｌ ｒ ｅ ａ ｕ ｔｏ ｏ ｉ ａｒ ｔｄｓ ａ ｃ ａ ｗａ ｒ ｍ ｈ ｘ ｌ ｓｏ ｅ ｔ ｒａ ｄ ｎ
ｄｉｔ ｎ ｅ Ｓ ｂｅｏｗ ０ ｍ ｅ ｅ ｓ ａ ｄ ｅ ｃ ｓｈｉ ｓａ ｃ ｌ １ ｔ ｒ ｎ ｒ ａ ｈｅ ｇｈｅ ｔｗ ｈｅ ｔ ｅ ｒ ｔｏ ｏ ｘｐ ｏ ｉ ｅｉｈｔｖ ｒ ｅ Ｓ ｅ ｓ ｎ ｈ ａ ｉ ｆｅ ｌ ｓｏｎ ｈ ｇ ｅ ｓ ｑｕａ ｌ ０．１ｎ ａ ｗａｙ （ ｉ ｆ ｒａ Ｓ＞ ３ ０ｍ ） Ｉ ａ ｅ ． ｔｃ ｎ ｈ
汪 维 张 舵 卢芳 云 唐 俭 。 荆松 吉 ， ， ， ，
（ １国 防 科 学 技 术 大 学 理 学 院 ， 沙 长 摘 ４０７ ； １０ ３
２解 放 军 空 军 第 八 研究 所 ， 京 １ ０ ７ ） 北 ０ ０ ０
Hale Waihona Puke 要 ： 用 ＡＵＴ ＹＮ ２ 软 件 对 １０ ｋ ＮＴ装 药在 空 气 中爆 炸 的 情 况 ， 别 进 行 无 限 空 气 中 一 维 数 值 利 ＯＤ 一Ｄ ０ ０ ｇＴ 分
中 图分 类 号 ： ３ ２ ０ ８ 文献标志码 ： Ａ
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｓ ｎｄ ｉｏ ｒ ｍ ｓ ｏ ｉ ｌ ｔｏ ｆ Ｔｈ ｕ ａ ｓ Ｋ ｌ ｇ ａ ｆ ＴＮＴ ｐｌ ｓ ｏ ｈ ｃ ａ ｅ ｉ Ｅｘ ｏ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｋ Ｗ ｖ ｎ Ａｉ ｔＤｉ ｔ ｎ ｅ Ｆａ ｒ ａ ｓ ａ ｃ ｒ Ａｗａ ｎｄ Ｆｏ ｅ ａ ｔｏ ｈｅ Ｐｅ ｋ Ｏｖ ｒ ｒ ｓ ｕ ｅ ｙ ａ ｒ ｃ ｓ ｆ ｔ ａ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ
耦合内弹道的膨胀波火炮发射过程流场仿真分析
收稿日期：2019-06-05修回日期：2019-08-30基金项目：山西省自然科学基金资助项目（201801D121025）作者简介：郭张霞（1977-），女，山西晋城人，博士，副教授。
研究方向：武器系统总体设计与仿真。
*摘要：研究了膨胀波火炮在发射时，膛内火药燃气的流动情况，并通过对其后喷流场火药燃气流动情况进行分析，进而确定了后喷流场处产生的危险区域的大小。
采用动网格技术及使用Profile 文件耦合膨胀波火炮的内弹道，利用UDF 对膨胀波火炮膛内火药燃气的速度、压力和温度进行初始化，对膨胀波火炮膛内时期的发射过程进行数值模拟，观察火药燃气在膛内时期运动过程并进行分析。
结果表明，膨胀波火炮火药燃气在膛内压力迅速降低，并向炮口快速运动；在炮尾形成的危险区域比膛口处的危险区域更大；后喷流场的危险区域在x 轴方向上的危险距离为2.3m ，在y 轴方向上的危险距离为1.4m 。
关键词：膨胀波火炮，内弹道，流动状态，危险区域中图分类号：TJ012.1；TV131.2文献标识码：ADOI ：10.3969/j.issn.1002-0640.2020.09.013引用格式：郭张霞，赵秀和，范光明，等.耦合内弹道的膨胀波火炮发射过程流场仿真分析［J ］.火力与指挥控制，2020，45（9）：67-71.耦合内弹道的膨胀波火炮发射过程流场仿真分析*郭张霞1，赵秀和1，范光明2，罗鹏1，赵彦3（1.中北大学机电工程学院，太原030051；2.空军勤务学院，江苏徐州221000；3.山西北方机械制造有限责任公司，太原030009）Coupling Rarefaction Wave Gun LaunchProcess of Interior Ballistic Flow Field Simulation AnalysisGUO Zhang-xia 1，ZHAO Xiu-he 1，FAN Guang-ming 2，LUO Peng 1，ZHAO Yan 3（1.School of Mechanical and Electrical Engineering ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ；2.Air Force Logistics University ，Xuzhou 221000，China ；3.Shanxi North Machine-Building Co.Ltd.Taiyuan 030009，China ）Abstract ：In this paper,the flow of gunpowder gas in the chamber of an expansive wave gun during firing is studied.By analyzing the flow of gunpowder gas in the subsequent jet flow field,the size of the dangerous area generated in the latter jet flow field is ing the dynamic grid technology and the internal trajectory of the coupled expansion-wave gun using the Profile file,UDF is used to initialize the velocity,pressure and temperature of the explosive gas in the expansion-wave gun barrel,to conduct numerical simulation of the firing process during the period of the expansion-wave gun barrel,and to observe and analyze the movement process of the explosive gas during the period of the expansion wave gun barrel.The results show that the pressure of the expansion wave gun gunpowder gas decreases rapidly in the bore and moves rapidly towards the muzzle.The danger area formed in the tail of the gun is larger than that in the muzzle;The hazardous area of the rear jet field has a hazardous distance of 2.3m in the X-axis direction and 1.4m in the Y-axis direction.Key words ：rarefaction wave gun ，interior ballistic ，flow state ，danger zone Citation format ：GUO Z X ，ZHAO X H ，FAN G M ，et al.Coupling rarefaction wave gun launch process of interior ballistic flow field simulation analysis ［J ］.Fire Control &Command Control ，2020，45（9）：67-71.0引言膨胀波火炮在发射的某个瞬间，后喷装置突然打开，惯性炮闩向后运动，膛内的火药燃气从喷口向后高速喷出，喷出的火药气体会对周围的操作人员和装备造成一定的破坏，因而探究其周围危险区文章编号：1002-0640（2020）09-0067-05Vol.45，No.9Sep ，2020火力与指挥控制Fire Control &Command Control 第45卷第9期2020年9月67··（总第45-）火力与指挥控制2020年第9期域的大小对实际应用具有一定的意义［1-3］。
烟花爆竹桌面应急演练方案
一、演练目的为了提高全体员工对烟花爆竹安全事故的应急处置能力，确保在发生突发事件时能够迅速、有效地进行救援，最大限度地减少人员伤亡和财产损失，特制定本烟花爆竹桌面应急演练方案。
二、演练时间2023年11月15日（星期三）下午14:00-16:00三、演练地点公司会议室四、演练对象全体员工，包括管理人员、销售人员、仓库保管员等。
五、演练内容1. 案例分析：通过分析近年来发生的烟花爆竹安全事故案例，提高员工的安全意识和应急处置能力。
2. 应急预案讲解：讲解烟花爆竹安全事故应急预案的内容，包括事故报告、应急响应、现场处置、救援行动、后期处置等环节。
3. 桌面演练：模拟烟花爆竹安全事故发生，进行应急响应和处置。
六、演练流程1. 开场致辞：主持人介绍演练目的、意义、流程和要求。
2. 案例分析：邀请安全专家对案例进行深入剖析，引导员工了解事故原因和应急处置要点。
3. 应急预案讲解：安全专家详细讲解应急预案的内容，确保员工掌握应急处置流程。
4. 桌面演练：（1）模拟事故发生：假设仓库发生火灾，引发爆炸，导致人员受伤。
（2）事故报告：发现事故的员工立即报告给值班领导。
（3）应急响应：值班领导启动应急预案，组织人员进行救援。
（4）现场处置：救援人员根据预案要求，进行灭火、救援受伤人员、疏散周边人员等。
（5）救援行动：根据现场情况，对受伤人员进行救治，确保生命安全。
（6）后期处置：调查事故原因，总结经验教训，提出改进措施。
5. 总结点评：主持人对演练过程进行总结，指出存在的问题和不足，提出改进意见。
七、演练要求1. 全体员工应高度重视此次演练，认真对待，积极参与。
2. 演练过程中，各参演人员要严格按照预案要求，认真履行职责，确保演练效果。
3. 演练结束后，各部门要及时总结经验教训，完善应急预案，提高应急处置能力。
4. 公司将对此次演练进行评估，对表现优秀的员工给予表彰，对不足之处进行整改。
八、演练保障1. 人员保障：各部门负责人要组织本部门员工参加演练，确保演练顺利进行。
盲炮事故应急预案演练
一、演练目的为了提高我单位应对盲炮事故的应急处置能力，确保在发生盲炮事故时能够迅速、有效地进行救援和处置，最大限度地减少人员伤亡和财产损失，特制定本演练方案。
二、演练背景某矿业公司在进行爆破作业时，因操作失误导致一颗爆破作业未完成，形成盲炮。
为确保周边人员和财产安全，公司决定进行盲炮事故应急预案演练。
三、演练时间2023年10月25日，上午9:00-11:30四、演练地点某矿业公司爆破作业现场五、演练组织机构1. 演练指挥部- 指挥长：公司总经理- 副指挥长：公司副总经理、安全总监- 成员：各部门负责人、应急分队成员2. 演练实施小组- 组长：安全总监- 副组长：安全部经理- 成员：各相关部门人员3. 演练保障小组- 组长：后勤保障部经理- 副组长：设备部经理- 成员：后勤保障人员、设备维护人员六、演练内容1. 盲炮事故发现与报告2. 应急响应启动3. 现场警戒与人员疏散4. 爆破作业安全处置5. 受伤人员救治6. 演练总结与评估七、演练步骤1. 准备阶段（9:00-9:15）- 指挥部成员就位，检查演练物资和设备。
- 实施小组召开简短会议，明确演练流程和职责。
2. 演练开始（9:15-9:30）- 模拟盲炮事故发现，现场工作人员立即报告给指挥部。
- 指挥部启动应急预案，发布应急响应命令。
3. 应急响应阶段（9:30-10:30）- 现场警戒与人员疏散：警戒小组立即对现场进行警戒，疏散周边人员。
- 爆破作业安全处置：专业人员对盲炮进行安全处置，确保周边安全。
- 受伤人员救治：医疗小组对受伤人员进行救治，并将伤员送往医院。
4. 演练结束（10:30-10:45）- 演练实施小组向指挥部汇报演练情况。
- 指挥部宣布演练结束，进行总结评估。
5. 总结评估阶段（10:45-11:30）- 演练指挥部召开总结会议，分析演练过程中存在的问题和不足。
- 对演练进行评估，提出改进措施。
- 演练参与人员填写演练评价表。
全世界流行的仿真枪战类游戏汇总
户外仿真枪类游戏户外仿真枪类游戏已经成为了非常受欢迎的娱乐活动。
这类游戏通常使用仿真枪械、子弹、弹夹等配件，在户外场地进行模拟战斗或任务，通常以团队为单位进行，需要有计划、协作和战术意识，参与者极具代入感的游戏体验。
以下是一些全世界比较流行的仿真枪战类游戏和活动：Airsoft：Airsoft 是一种非常流行的户外仿真枪战游戏，玩家使用气压或电动枪模拟真实的武器进行对抗。
游戏中使用的弹丸是塑料或生物降解物，比较安全，但具有高度的相似度和精度，包括射程、射速、弹匣等方面。
需要注意Airsoft游戏中，安全性是非常重要的，玩家必须穿戴适当的保护装备，如头盔、护目镜等。
在游戏中必须遵守规则，玩家必须安全使用枪械，不可进行危险的游戏动作，包括不开枪的区域、不允许攻击头部和私人财产等。
知名赛事：RedWolf Airsoft Masters：这是一项国际性的Airsoft比赛，每年在亚洲地区举行。
Airsoft Surgeon European Championship：这是欧洲地区的一项Airsoft比赛，聚集了来自全球各地的Airsoft爱好者。
American Milsim：这是美国的一项大规模的Airsoft比赛，采用了类似于真实战斗的场景和任务，被认为是Airsoft比赛中的顶级赛事之一。
Airsoft比赛：CAA（Classic Army Asia）、ICS MILSIM、Wargame Tactical等。
Paintball：Paintball 是一种使用彩色子弹进行仿真战斗的游戏。
玩家装备面具和其他保护设备，使用特殊的气压枪射击对手。
玩家可以在不同的场地进行对抗，比如城市环境或者树林中等。
Paintball比赛：NPPL（National Professional Paintball League）、NXL（National Xball League）、PSP（Paintball Sports Promotions）等。
基于背景插值的空空导弹攻击区在线模拟方法
某次口径炮弹膛内运动仿真分析
某次口径炮弹膛内运动仿真分析本文将对一次口径炮弹膛内运动进行仿真分析。
炮弹膛内运动是指炮弹从被点火到发射的过程。
在这个过程中，炮弹在膛内受到气体推动力的作用，这种推动力的大小和方向会随着炮弹在膛内的位置和速度而变化。
炮弹的膛内运动对于炮弹的发射精度、射程以及炮弹和炮身的磨损等都有着重要的影响。
因此，对于炮弹膛内运动的仿真分析可以帮助我们更好地了解炮弹的发射过程，并对炮弹和炮身的设计进行优化和改良。
首先，我们需要建立炮弹膛内运动的模型。
模型中的主要参数包括炮弹的质量、形状、尺寸、材质以及膛室内的气体压力、温度、密度等。
我们还需要考虑膛内炮弹和气体之间的相互作用关系。
这些参数将决定炮弹在膛内的运动轨迹和速度。
接下来，我们可以运用数学公式和计算机模拟程序对炮弹的膛内运动进行仿真分析。
在仿真过程中，我们可以通过改变参数来模拟炮弹在不同速度、环境条件下的运动轨迹。
例如，我们可以运用欧拉方法等数值计算方法来模拟炮弹在炮管膛内的加速和减速过程，进而计算出炮弹在不同位置和速度下所受到的气体推动力。
通过仿真分析，我们可以获得炮弹在膛内运动的具体数据和变化趋势。
例如，我们可以计算出炮弹的加速度、速度、位移等物理量随时间的变化规律，可以详细地了解炮弹在膛内的运动过程。
同时，我们还可以分析不同参数对炮弹膛内运动的影响。
例如，通过改变膛室内的气体压力和温度，我们可以比较不同条件下炮弹的发射速度和炮弹的射程等指标，来评估炮弹和炮身的设计方案。
总之，炮弹膛内运动的仿真分析对于炮弹和炮身的设计和优化具有重要的意义。
通过分析炮弹的膛内运动，我们可以更好地理解炮弹的发射过程，并对炮弹和炮身的结构进行优化和调整，提高装备的使用效能和战斗性能。
在进行口径炮弹膛内运动仿真分析时，需要涉及到多个参数和数据。
下面列举几个较为关键的参数，以及它们对炮弹膛内运动的影响。
1. 炮弹质量：炮弹的质量是影响其膛内运动的一个重要因素。
通常来说，质量越大的炮弹在炮管中的加速度和速度会更慢。
盲炮处理演练报告
盲炮处理演练报告一、引言盲炮处理是一项重要的安全演练活动，旨在提高人员在紧急情况下的应变能力和应急处理能力。
该演练通过模拟真实场景，设定各种难度的盲炮处理任务，让参与人员在实践中学习和提高。
二、演练目标1. 提高人员对盲炮处理工作的认知，增强安全意识；2. 锻炼人员在紧急情况下的应急处理能力，培养决策能力和协调能力；3. 加强团队合作意识，提高团队协作效率。
三、演练准备1. 确定演练时间、地点和参与人员；2. 制定详细的演练方案，包括演练流程、任务设置和评估标准；3. 提供必要的演练装备和设施，并进行检查和测试，确保安全使用；4. 考虑可能出现的紧急情况，编制应急预案，并进行演练。
四、演练流程1. 演练前培训：为参与人员提供必要的盲炮处理知识和技能培训，确保他们了解演练目标和流程；2. 演练任务设置：根据实际情况设置不同的盲炮处理任务，包括解除封印、处理泄漏等；3. 分组演练：将参与人员分成小组，每个小组负责完成一个盲炮处理任务；4. 演练实施：按照预定流程执行演练任务，模拟真实情况进行操作；5. 评估分析：根据评估标准对每个小组的表现进行评估和分析，提出改进意见和建议；6. 总结交流：组织参与人员进行经验总结和交流，分享成功经验和教训；7. 演练报告：整理演练过程和结果，撰写演练报告，包括演练目的、流程、结果和改进建议。
五、演练结果与问题分析1. 演练结果：根据评估分析，总结每个小组的表现和结果，评估演练的效果；2. 问题分析：对演练过程中出现的问题进行分析，包括人员操作错误、沟通不畅等；3. 改进建议：根据问题分析提出相应的改进建议，包括加强培训、改进工作流程、完善演练装备等。
六、结论盲炮处理演练是一项有效的安全培训活动，可以提高人员的应急处理能力和团队合作效率。
通过这次演练，我们深刻认识到了盲炮处理工作的重要性，并对今后的工作提出了一系列改进建议。
希望相关部门能够引起重视，加强安全管理，确保盲炮处理工作的安全进行。
井下放炮事故应急演练方案
一、演练目的为提高井下放炮作业的安全管理水平，增强矿井对突发事故的应急处置能力，确保井下人员生命财产安全，特制定本演练方案。
二、演练时间2023年11月15日三、演练地点某矿业有限公司井下放炮作业区域四、演练组织机构1. 演练领导小组：负责演练的总体协调、指挥和决策。
2. 演练指挥部：负责演练的具体实施、协调和指挥。
3. 演练参演单位：包括井下作业人员、应急救援队伍、医疗救护队伍等。
五、演练内容1. 演练背景：模拟井下放炮作业过程中，因操作不当导致炮烟浓度过高，造成人员中毒窒息事故。
2. 演练过程：a. 发现事故：井下作业人员发现炮烟浓度过高，立即报告给班组长。
b. 紧急撤离：班组长接到报告后，立即组织人员按照逃生路线迅速撤离。
c. 启动应急预案：演练指挥部接到事故报告后，立即启动《井下放炮事故应急预案》。
d. 应急救援：应急救援队伍迅速赶到现场，对被困人员进行搜救，同时医疗救护队伍对伤员进行救治。
e. 事故调查：演练结束后，组织相关人员对事故原因进行调查分析，并提出整改措施。
六、演练步骤1. 准备阶段：a. 成立演练领导小组和指挥部。
b. 组织参演人员进行培训和演练前的安全交代。
c. 准备演练所需的物资和设备。
2. 演练实施阶段：a. 演练开始，按照演练脚本进行。
b. 各参演单位按照职责分工，有序开展演练工作。
c. 演练过程中，确保演练安全、有序进行。
3. 演练总结阶段：a. 演练结束后，召开总结评估会议。
b. 对演练过程进行总结，分析存在的问题和不足。
c. 针对演练中发现的问题，提出整改措施。
七、演练要求1. 各参演单位要高度重视演练工作，认真履行职责。
2. 演练过程中，要确保演练安全、有序进行。
3. 参演人员要严格按照演练脚本执行，不得擅自改变演练内容。
4. 演练结束后，要及时进行总结评估，确保演练取得实效。
八、演练效果评估1. 评估参演单位对应急预案的熟悉程度和执行能力。
2. 评估应急救援队伍的快速反应能力和处置能力。
军事假目标参考
洛阳海丽斯军事假目标
洛阳海丽斯充气仿真军事气模在战场上应用广泛，是吸引敌人火力的有效手段，洛阳海丽斯充气仿真军事气模可用于模拟目标、设置假阵地，分散敌人注意力，引诱地方侦察与攻击，掩护隐蔽的真目标；分散敌方火力，减少真目标的损失。
充气军事假目标包括：充气导弹车、充气坦克、充气飞机、充气靶标、充气机库、充气帐篷、充气火炮、充气大型运输车等。
制作人：张海娜: 1 5 0 3 8 5 0 3 9 8 8
海丽斯游乐
洛阳海丽斯充气仿真军事气模的充气式假目标材料是采用x0D 涤纶牛津布材料，造型逼真，性能优越，是战场假目标的首选，洛阳海丽斯充气仿真军事气模的面料特性：抗撕裂、防紫外线、防水、耐寒等，洛阳海丽斯充气仿真军事气模的制作工艺：缝纫工艺制成，内部结构采用高强布拉筋成形；局部细节采用特殊仿真物制造；达到近距离更加逼真的效果，单个体积重量：具体因车型而定。
1、充气军事气模车体设置有锚固x型扣定位，以确保车的稳固性，各主部位主要部位，具体根据车型而定，共x-x个x形扣，固定车身。
2、充气军事气模车体的所有锚固拉环均采用相同的结构设计于尺寸。
其中
3、架设时间：不大于x0分钟。
4、架设次数不小x0次；
5、撤收时间：不大于x0分钟；。
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爆轰模拟
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采用的方法 Lagrange: 炸药及结构采用Lagrange单元，爆轰产物与结构之间的相互
作用由接触界面传递。
ALE/Euler：炸药采用Euler单元，结构采用Euler或Lagrange 单元。当
采用Lagrange 单元时，爆轰产物对结构的冲击由 *constrained_lagrange_in_solid关键字定义。如果结构采用Euler描述， 则不需定义二者关系。
炸药起爆控制的关键字：
*initial_detonation 单点、多点、线起爆
*control_explosive_shadow
Hale Waihona Puke 隔爆、绕爆ANSYS/LS-DYNA Training
LS-POST中看到的起爆时间
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采用 Euler 模拟的关键字：
*section_solid_ale (选择单元算法)
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Euler 3D
流固耦合
mesh control
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单元起爆时间：在LS-POST中，零时刻，画单元的应力中 的第7个参量，起爆时间显示为负数。
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Lagrange 2D 2D remap
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ANSYS/LS-DYNA Training
Euler 3D
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爆轰产物与结构相互作用采用的关键字：
*contact_sliding_only_options 炸药采用Lagrange描述
*constrained_lagrange_in_solid 炸药采用Euler描述，结构采用Lagrange描述
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*control_ale（指定物质输运算法） *ale_multi-material_group_options
（多物质Euler分析时指定）
*initial_void_options （单物质+空PART时指定）
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结果后处理
History varibles 1: 密度 History varibles 2：物质1在单元中的体积分数 History varibles 3：物质2在单元中的体积分数 History varibles 4：物质3在单元中的体积分数
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爆轰分析相关的关键字
材料关键字：
*mat_high_explosive_burn(炸药) *mat_elastic_plastic_hydro（推进剂）
*EOS_JWL *EOS_JWLB *EOS_SACK_TUESDAY *EOS_IGNITION_AND_GROWTH_OF_REACTION_IN_HE