基于流固耦合的燃气冲刷烧蚀内膛特性分析

火炮发射时,火药燃气与身管间发生剧烈的传热传质作用是导致身管烧蚀的重要因素。为了研究某155 mm火炮中高温高压高速的燃气流对身管的烧蚀特性,采用CFD流固耦合方法,建立了发射过程中的身管非稳态流动传热模型,并根据炮钢在不同温度下的烧蚀特点,将烧蚀过程分为热化学烧蚀和熔化烧蚀,建立了分段烧蚀模型。计算结果表明,身管内壁温度随时间的增加先迅速增大,随后逐渐降低。整体上,内壁温度随身管轴向距离的增大而逐渐降低。身管膛线起始区域的壁面温度最高,其烧蚀是熔化和热化学烧蚀共同导致的,而线膛部的大部分区域仅发生了热化学烧蚀。总烧蚀量随着身管轴向距离的增大而逐渐降低,膛线起始部的烧蚀最为严重,单发总烧蚀量（常温）为5.06μm。同时分析了不同工况对身管烧蚀特性的影响,发现最大烧蚀量与初始壁面温度呈现很强的正相关性,温度的升高会加剧身管的烧蚀。