第五章建立了水下摆动发射装置重要零件的三维模型及水下摆动发射装置装配体的三维模型。

第六章对本文进行了设计总结和展望。

2发射过程力的分析

当摆动装置处于水深15m处的静水中进行发射时，水与发射筒发生相对运动，引起水速的变化，受到水的阻力。同时，在模拟弹发射时，将会产生科氏力。本章节主要通过基于ANSYSFluent模拟出水下发射筒的圆柱绕流速度场及压力场分布，并通过计算得到水阻力扭矩和科氏力矩。

2.1基于Fluent的流体阻力分析

随着科学知识与技术的发展，人们对流体的理化性质及运动规律研究的不断深化，Fluent作为一种数值解析手段在工程领域得到了广泛的应用，近十几年来，Fluent流体力学仿真已经成为科研人员、设计者进行特定流体条件下进行工程分析的重要方法。Fluent的开发及应用基于“CFD计算机软件群的设计概念”，针对每一类流体流动问题的特点，采用不同情况下适宜的数值算法、理论算法。旨在模拟受压分布、流体速度场分布、结构稳定性和校核强度等方面达到最佳的模拟仿真效果[2]，将前期的模拟及后期的结构设计紧密结合，为分析设计建立较为精准的数值基础。不同种类的计算软件（例如SolidworksUGCreoANSYS）组合起来，构成计算机软件群。例如：Solidworks、UG、Creo、与ANSYSFluent的联系兼容应用。在设计过程中可以较为精确的解决各种流体领域的流体属性模拟和仿真问题。这些软件互为辅佐，不同软件之间针对同一问题进行数值交换。不同软件之间采用相同的文件处理方式，使得Fluent数值计算及模拟仿真变得更加便捷高效。

2.1.1有限元法

有限元法的基本分析思想是将目标连续区域离散为按照特定的方式组接在一起的有限多个的单元整体[3]。由于单元连接方式多样，并且单元自身的形状有多种，故可以对各种复杂的模型进行离散。首先从研究单元入手，进而推广到离散化结构，用此结构近似的代替真实的连续体结构进行深入的数值求解。有限元法的主要计算步骤为：

（1）目标求解区域进行离散化处理[4]；

（2）单元体特性分析；

（3）总装分析；

（4）数值求解。

本章主要利用ANSYSFluent软件对炮管发射模拟弹状态下所产生的圆柱绕流情况进行了有限元仿真。按照Fluent软件的要求，首先在Solidworks建立了三维模型，导入ICEM后进行了网格的划分、设定了计算域并设置了水流速度，得到问题所需的速度场、压力场及数值结果。基于ANSYSFluent的流体模拟过程如下：

2.1.2最大水流速度的计算

由牛顿运动定律可知，发射筒发射模拟弹瞬间相对静水中水流场的位置改变，则此炮管对水流发生了运动，因此炮管处于相对运动的状态。在静水中，发射筒与水产生相对运动时，原先静水的水速将发生变化，计算水速时可利用线速度等于角速度与运动半径的积进行求解。有实际情况可知，发射筒恰好完全发射出模拟弹时，此时摆动半径最大，摆动半径可等效为炮管长度的一半与模拟弹的长度之和。

由任务书可知，摆动发射筒的内径310mm，长度2200mm，模拟弹的长度1900mm。摆

此时相对运动产生的水速为：

2发射筒 模拟弹

2.1.3发射筒-模拟弹有限元模型的建立

首先应用Solidworks软件对发射筒-模拟弹进行三维建模，为便于ANSYSICEM进行读取，保存为x.t格式文件。三维模型如图2.2所示。

图2.2发射筒-模拟弹三维模型图

Solidworks水下摆动装置结构设计与分析(3):http://www.chuibin.com/jixie/lunwen_206120.html