The impact of the dimension of a mathematical model of internal ballistics on design parameters of a shot for grain gunpowder charges | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2021. № 73. DOI: 10.17223/19988621/73/9

The impact of the dimension of a mathematical model of internal ballistics on design parameters of a shot for grain gunpowder charges

The problem of the impact of the mathematical model dimension on the calculated intraballistic characteristics of a shot for the charges made of granulated powder is considered. Mathematical models of the shot are studied using the spatial (axisymmetric), one-dimensional, and zero-dimensional (thermodynamic) formulations. The thermodynamic model takes into account the distribution of the pressure and velocity of a gas-powder mixture behind the shot for a channel of variable cross-section. Comparison of simulation results is carried out in a wide range of loading parameters. It is shown that there is a range of the loading parameters for a thermodynamic approach to give satisfactory approximation to the parameters obtained using the gas-dynamic approach, which describes the flow of a heterogeneous reacting mixture with a separate consideration of phases and intergranular interactions between them. Notably that in the entire range of the charging parameters studied in this work, the one-dimensional and twodimensional gas-dynamic models only slightly differ from each other. Therefore, in the main pyrodynamic period, the actuation of the charge, made of granulated powder, can be simulated using a one-dimensional gas-dynamic model or a zero-dimensional thermodynamic model with allowance for spatial distribution of the pressure and velocity of the gas-powder mixture.

Download file
Counter downloads: 45

Keywords

internal ballistics, mathematical model, dimension of a problem, computational algorithms, comparison of results

Authors

NameOrganizationE-mail
Rusyak Ivan G.Kalashnikov Izhevsk State Technical Universityprimat@istu.ru
Tenenev Valentin A.Kalashnikov Izhevsk State Technical Universityv.tenenev@gmail.com
Всего: 2

References

Cough P.S. Modeling of two-phase flows in guns // Interior Ballistics of Guns. 1979. V. 66. P. 176-196.
Хоменко Ю.П., Ищенко А.Н., Касимов В.З. Математическое моделирование внутрибаллистических процессов в ствольных системах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 256 с.
Русяк И.Г., Ушаков В.М. Внутрикамерные гетерогенные процессы в ствольных системах: монография. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. 259 с.
Ищенко А.Н., Касимов В.З., Ушакова О.В. Расчет функционирования модульных метательных зарядов в осесимметричной постановке // Материалы Всероссийской научной конференции «Современная баллистика и смежные вопросы механики». Томск, 17 -19 ноября 2009. Томск: Том. гос. ун-т, 2010. С. 85-86.
Ищенко А.Н., Касимов В.З., Ушакова О.В. Влияние начальной температуры топлива и метода воспламенения на баллистические характеристики выстрела в условиях модельной установки калибром 120 мм // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. № 70. С. 37-50. DOI: 10.17223/19988621/70/4/.
Меньшов И.С., Немцев М.Ю., Семенов И.В. Численное моделирование волновых процессов при горении неоднородно распределенного заряда // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2019. Т. 59. № 9. С. 1591-1604. DOI: 10.1134/ S004446691909014X.
Русяк И.Г., Липанов А.М., Ушаков В.М. Физические основы и газовая динамика горения порохов в артиллерийских системах: монография. М.: Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2016. 456 с.
Русяк И.Г., Тененев В.А. Моделирование баллистики артиллерийского выстрела с учетом пространственного распределения параметров и противодавления // Компьютерные исследования и моделирование. 2020. Т. 12. № 5. С. 1123-1147. DOI: 10.20537/ 2076-7633-2020-12-5-1123-1147.
Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Прокопов Г.П. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976. 400 с.
Прокопов Г.П., Северин А.В. Экономичная реализация метода Годунова // Препринты ИПМ имени М.В. Келдыша. 2009. № 29. 24 с. URL: https://keldysh.ru/papers/2009/prep29/prep2009_29.pdf.
Сафронов А.В., Фомин Ю.В. Метод численного решения уравнений газодинамики с помощью соотношения на разрывах //Труды МФТИ. 2010. Т. 2. № 2. С. 137-148.
Wesseling Pieter. Principles of Computational Fluid Dynamics (Springer Series in Computational Mathematics. V. 29). Springer, 2001. 644 p. DOI: 10.1007/978-3-642-05146-3.
Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы математической физики. М.: Научный мир, 2003. 316 с.
 The impact of the dimension of a mathematical model of internal ballistics on design parameters of a shot for grain gunpowder charges | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2021. № 73. DOI: 10.17223/19988621/73/9

The impact of the dimension of a mathematical model of internal ballistics on design parameters of a shot for grain gunpowder charges | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2021. № 73. DOI: 10.17223/19988621/73/9

Download full-text version
Counter downloads: 174