Методика проектного синтеза баллистических установок c гидродинамическим эффектом на основе генетического алгоритма

Предложен метод автоматизированного поиска рациональных параметров баллистических установок с гидродинамическим эффектом. Рассмотрены методики решения прямой и обратной задач. Математическая модель выстрела учитывает двухфазность газопороховой смеси. Деформируемый поршень описан в рамках модели вязкопластической среды. Численное решение прямой задачи проведено по схеме годуновского типа с использованием процедуры AUSM+. В областях потери гиперболичности использована схема Русанова. Синтез оптимальных параметров проведен с помощью генетического алгоритма. Результаты расчетов приведены для двух вариантов выбора критерия оптимальности.

Литература

[1] Kureychik V.M., Malyukov S.P., Kureychik V.V., Malyukov A.S. Genetic Algorithms for Applied CAD Problems. Springer, 2009. 253 p.

[2] Хоменко Ю.П., Ищенко А.Н., Касимов В.З. Математическое моделирование внутри-баллистических процессов в ствольных системах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 256 с.

[3] Ассовский И.Г. Физика горения и внутренняя баллистика. М.: Наука, 2005. 357 с.

[4] Русяк И.Г., Ушаков В.М. Внутрикамерные гетерогенные процессы в ствольных системах. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2001. 259 с.

[5] Газодинамические основы внутренней баллистики / под ред. К.П. Станюковича. М.: Оборонгиз, 1957. 384 с.

[6] Bogdanoff D.W. CFD Modelling of bore erosion in two-stage light gas guns. Rep. NASA / TM-1998-112236.

[7] Bogdanoff D.W., Miller R.J. New Higher-order godunov code for modelling performance of two-stage light gas guns. Rep. NASA / TM-1995-110363.

[8] Fitt A.D., Crowley A.B., Aston J.A.G. Contrasting numerical methods for two-dimensional two-phase internal ballistics test problems // Proc. 11th. Int. Symp. on Ballistics. Brussels, 1989. Р. 337-346.

[9] Gollan R.J. et al. Development of Casbar: a two-phase flow code for the interior ballistics problem // 16th Australasian Fluid Mechanics Conference. Crown Plaza, Gold Coast, Australia, 2007, 2-7 December. Р.295-302.

[10] Горохов М.С. Внутренняя баллистика ствольных систем. М.: ЦНИИ информации, 1985. 160 с.

[11] Быков Н.В., Владимиров В.С., Зеленцов В.В. Инженерная методика расчета внутренней баллистики систем высокоскоростного метания // Оборонная техника. 2011. № 8. С. 3-9.

[12] Быков Н.В., Владимиров В.С., Зеленцов В.В. Численное моделирование внутренней баллистики цилиндроконических стволов с использованием пластических снарядов // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 3. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/310721.html

[13] Быков Н.В., Зеленцов В.В., Карнейчик А.С. Влияние длины конического участка на баллистические характеристики цилиндроконических стволов с пластическими снарядами // Оборонная техника. 2012. № 8/9. С. 21-26.

[14] Быков Н.В., Зеленцов В.В., Карнейчик А.С. Баллистическая бикалиберная установка с деформируемым поршнем // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. Вып. 9. DOI: 10.18698/2308-6033-2013-9-945 URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/rocket/945.html

[15] Быков Н.В., Нестеренко Е.А. Анализ и сравнение вычислительных кодов для решения задачи внутренней баллистики на примере тестовой задачи AGARD // Оборонная техника. 2015. № 2. С. 21-36.

[16] Быков Н.В., Нестеренко Е.А. Математическое моделирование и визуализация внутрикамерных процессов в баллистических установках с гидродинамическим эффектом // Научная визуализация. 2015. Т. 7. № 1. C. 65-77. URL: http://sv-journal.org/2015-1/06.php?lang=ru

[17] Быков Н.В., Нестеренко Е.А. Автоматизированный выбор проектных параметров баллистических установок с гидродинамическим эффектом на основе генетического алгоритма // Тез. докл. VIII Всерос. научн. конф. "Математическое моделирование развивающейся экономики, экологии и технологий". ЭКОМОД-2014. Москва, 21-24 октября 2014 г. М.: ВЦ РАН, 2014. С. 53.

[18] Семенов И.В., Уткин П.С., Ахмедьянов И.Ф., Меньшов И.С. Применение многопроцессорной вычислительной техники для решения задач внутренней баллистики // Вычислительные методы и программирование. 2011. Т. 12. С. 183-193. URL: http://num-meth.srcc.msu.ru/index.html

[19] Nessbaum J., Helluy P., Herard J.-M., Carriere A. Numerical simulations of gas-particle flows with combustion // Flow, Turbulence and Combustion. 2006. Vol. 76. Iss. 4. Р. 403-417.

[20] Иоселевич В.А., Пилюгин Н.Н., Чернявский С.Ю. О влиянии трения на движение поршня под действием продуктов горения // ПМТФ. 1978. № 5. С. 73-80.

[21] Касимов В.З., Ушакова О.В., Хоменко Ю.П. Численное моделирование внутри-баллистических процессов в легкогазовой пушке // ПМТФ. 2003. Т. 44. № 5. С. 13-22.

[22] Куликовский А.Г., Погорелов Н.В., Семенов А.Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений. М.: Физматлит, 2001. 608 с.

[23] Liou M.S., Steffen C.J. A new flux splitting scheme // J. of Computational Physics. 1993. Vol. 107. P. 23-39.

[24] Wada Y. A flux splitting scheme with high-resolution and robustness for discontinuities. NASA Techn. Memorandum 106452; AIAA-94-0083. 1994.

[25] Русанов В.В. Расчет взаимодействия нестационарных ударных волн с препятствиями // ЖВМиМФ. 1961. Т. 1. № 2. С. 267-279.

[26] Шефер И.А. Исследование эффективности генетического алгоритма условной оптимизации // Молодежь и наука: Сб. материалов VIII Всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 155-летию со дня рождения К.Э. Циолковского [Электронный ресурс]. Красноярск: Сибирский федеральный ун-т, 2012. URL: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2012/section21.html

[27] Deb K. An efficient constraint handling method for genetic algorithms // Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 2000. No.186. P. 311-338. DOI: 10.1016/S0045-7825(99)00389-8