День добрый! Сегодня немного истории науки и баллистики в частности. Речь пойдет о том, как в 1970-х ученые использовали компьютерные технологии для моделирования задач переходной баллистики, а проще говоря, как пытались считать дульные устройства и потоки газа на выходе из оружейных стволов на примере винтовки М-16. Для справки - переходная баллистика это та область задач, когда снаряд движется в момент покидания ствола (где действует внутренняя баллистика) и начала движения в свободной среде (где действует внешняя баллистика). Работы проводились в США для Army Ballistic Research Laboratories. Руководили этим исследованием, как и всем подобным, ученые из известной "гражданской" организации - NASA: R. M. Traci и J. L. Farr.
Компьютерная программа, созданная в ходе исследования, называлась "SAMS" - "Small Arms Muzzle Simulator" (имитатор дула стрелкового оружия). В 1970-х как раз начали активно требоваться подобные исследования, так как начали приходить к необходимости активного развития дульных устройств, а без научного подхода тут никуда. Сейчас это уже стало историей, так что очень необычно увидеть как с минимальными возможностями и доисторическим компьютерным оборудованием делалась наука. Момент переходной баллистики в принципе очень сложный, вся задача укладывается в одно мгновение вылета пули с высокой температурой 2500° по Кельвину (2 226 по Цельсию) и давлением порядка 500 атмосфер. Пуля должна выйти с уреза ствола, за ней идут пороховые газы расширяясь в пространстве, возникает ударная волна, вспышка.... и всё это за 100 микросекунд!
Расчетная схема проста как грабли, а за основу в исследовании взяли М-16. Мне, как человеку связанному с CFD моделированием особенно доставляет удовольствие расчетная сетка. Она в то время разбивалась вручную, причем основная область всего 60х86 ячеек (суммарно 5160, а это немало), плюс сгущение в районе дульного среза.
Перед тем, как показать как выводились результаты, Я решил сказать насколько быстро выполнялся расчет:
Расчеты, описанные в этом разделе, были выполнены менее чем за 16 минут процессорного времени на CDC 6600. Это указывает на то, что расчеты дульного разряда могут быть выполнены с помощью компьютерной программы SAMS при относительно небольших затратах вычислительного времени.
CDC 6600 это отдельная песня, первый суперкомпьютер в мире родом из 1963 года. Этот армейский отчет достаточно наглядно показывает, для чего использовались компьютеры в то время.
Вывод результатов:
1. Величина и направление векторов скорости потока пороховых газов на выходе из ствола М-16.
2. Величины давления на выходе пули. Так как графики не было, то изолиния чертилась просто числами, которые показывали точки в расчетной сетке в которых наблюдалось заданное давление.
3. Величина плотности пороховых газов.
Удивительно и то, что эти ученые моделировали ещё и дульные устройства, но в виде двух простых прорезей в стенках ствола у дульного среза:
1. Расчетная область и сетка.
2. Векторы скорости.
3. Величины давления при прохождении пули через дульное устройство.
4. Величина температуры при вылете пули из дульного устройства.
Магазин ГидроПрепода: https://vk.com/market-216258278?screen=group
Все мои ресурсы в одной ссылке: https://taplink.cc/hydrprepod