冯博声， 薛晓春

(南京理工大学 能源与动力工程学院， 江苏 南京 210094)

0 引言

整装式液体发射药火炮作为一种新概念火炮，由于其发射威力、武器结构及后勤保障等方面具有潜在的优势，受到各个国家关注。整装式液体发射药火炮内弹道过程为点燃位于膛底液体燃料，燃烧生成的高温、高压燃气形成Taylor空腔。燃烧在Taylor空腔表面进行并向前推进，气体与液体(简称气液)交界面处存在极大速度差，导致Kelvin-Helmholtz不稳定性，这种扰动造成界面上气液两相混合而使液体药发生破碎。破碎的液体药为燃烧提供了更多燃烧面，使燃烧加速进行，气穴最终将穿透液柱而追上弹丸。可见，整装式液体发射药火炮内弹道过程为利用流体不稳定性造成气液混合直至充分燃烧的过程，这种流体和燃烧不稳定性的正反馈机制使得燃烧过程难以控制。Morrision等[1]回顾了整装式液体发射药火炮的研究历程，分析了燃烧过程的不稳定因素。Talley等[2]对整装式液体发射药火炮的许多参量进行了实验，并提出了采用渐扩型药室来控制燃烧的稳定性。Knapton等[3]提出采用多点点火控制整装式液体发射药燃烧稳定性。Edelman等[4]建立了二维轴对称模型，模拟了整装式液体发射药的流体不稳定性和燃烧反应过程。Despirito[5-6]利用CRAFT纳维—斯托克斯方程模拟了整装式液体发射药在圆柱渐扩型燃烧室中的燃烧扩展特性。国内研究人员从改变燃烧室结构入手，开展了基础研究工作。齐丽婷等[7-8]和莽珊珊等[9-10]建立了二维非稳态气液两相湍流模型，针对单股燃气射流在液体工质中扩展特性进行研究。……