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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明涉及一种基于高超声速气动加热的战斗部点火响应预测与防护方法，属于战斗部防护技术领域，解决了现有技术不能模拟高超声速战斗部内部装药的点火响应，难以对战斗部的提前点火的进行预测和防护的问题。包括基于待测战斗部建立流体域和固体域的几何模型，并进行共节点网格划分；设置所述流体域和固体域的材料，再根据设置的边界条件和计算条件，得到待测战斗部的点火响应特性预测结果；其中，装药采用建立的化学反应动力学模型进行描述；基于所述点火响应特性预测结果，判断待测战斗部是否需要添加热防护结构，若是，则对待测战斗部添加热防护结构。实现了对高超声速气动加热的战斗部点火响应的提前预测和针对性的防护。

主权项：1.一种基于高超声速气动加热的战斗部点火响应预测与防护方法，其特征在于，包括以下步骤：基于待测战斗部建立流体域和固体域的几何模型，并进行共节点网格划分；其中，固体域包括壳体和装药；通过以下方式对流体域和固体域的几何模型进行共节点网格划分：设置物面第一层法向网格高度和网格尺寸，之后采用四面体非结构化网格将流体域和固体域的几何模型进行网格划分；其中，将设定的复杂区域进行局部网格加密处理；其中，将战斗部壳体头部尖端区域和尾部拐角区域设定为复杂区域；设置所述流体域和固体域的材料，再根据设置的边界条件和计算条件，得到待测战斗部的点火响应特性预测结果；其中，流体域材料采用空气，固体域中壳体材料采用金属，装药材料采用建立的反映装药材料化学反应过程的化学反应动力学模型进行描述；基于所述点火响应特性预测结果，判断待测战斗部是否需要添加热防护结构，若是，则对待测战斗部添加热防护结构；所述热防护结构为从内至外依次设置的气凝胶和超高温陶瓷；其中，气凝胶紧贴于战斗部的壳体外侧，气凝胶厚度为5mm，超高温陶瓷为4mm；所述点火响应特性为不同飞行速度下待测战斗部在点火位置的温度时间曲线；所述基于点火响应特性预测结果，判断待测战斗部是否需要添加热防护结构，具体为：获取所述点火响应特性预测结果中不同飞行速度下的温度时间曲线出现拐点的时刻和对应的待测战斗部开始飞行时刻，并将各拐点时刻与对应的待测战斗部开始飞行时刻的差值作为相应飞行速度下战斗部装药的点火时间；若在待测战斗部每一设定的飞行速度下，均满足在该飞行速度下，相应的点火时间小于待测战斗部在该飞行速度下的飞行时间，则判断待测战斗部无需添加热防护结构；否则判断待测战斗部需要添加热防护结构；通过以下方式得到待测战斗部的点火响应特性预测结果：根据待测战斗部装药组分的体积分数，对所述化学反应动力学模型进行设置，并将所述化学反应动力学模型载入仿真软件；在仿真软件上载入流体域和固体域的几何模型，并将所述流体域设置为空气，固体域中壳体材料设置为金属，装药材料设置为反映装药材料化学反应过程的化学反应动力学模型；在仿真软件上设置边界条件，之后输入待测战斗部计算条件进行仿真，得到待测战斗部的点火响应特性预测结果；其中，待测战斗部计算条件包括飞行速度、大气温度、大气压力；仿真软件通过执行以下步骤得到待测战斗部的点火响应特性预测结果：通过仿真软件的第一次仿真，得到待测战斗部的温度分布云图，进而获取战斗部装药中温度最高的位置，将该位置作为点火位置；之后在仿真软件中将所述点火位置设置为监测点，进行第二次模拟，得到不同飞行速度下待测战斗部在点火位置的温度时间曲线，得到待测战斗部的点火响应特性预测结果。

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