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作者：尹立新;钱秉文;李华康;姚杭;陈春林;马坤;高鹏飞;曹进;
单位：西北核技术研究所;
摘要：为研究火药燃烧驱动二级轻气炮发射过程的多物理场耦合机制，开展了全三维数值模拟研究。以30 mm口径轻气炮为研究对象，构建了包含燃烧室化学反应、发射管湍流气体流动及热-流-固耦合作用的数理模型。针对燃烧室固相反应，采用动态燃烧模型；针对高可压缩湍流气体，采用五阶WENO格式结合Gauss积分与三阶Runge-Kutta TVD方法，实现空间-时间五阶精度离散。通过多块结构化动网格技术处理流场边界移动，并设计基于加权余量法的界面数据传递算法，确保热-流-固耦合过程中能量守恒。数值仿真结果表明：弹丸出膛速度为5 423 m/s,与实验值(5 560 m/s)相对误差为2.46%;压力场、温度场及活塞变形过程与实验数据吻合良好，验证了模型准确性。文中研究为二级轻气炮参数优化与性能提升提供了理论支持。
关键词：火药燃烧驱动;;二级轻气炮;;化学反应;;热-流-固耦合;;数值模拟
基金资助：国家自然科学基金项目(1180020679)
