火炮身管在高温高压火药燃气作用下的烧蚀磨损不可避免。为了深入研究火炮身管烧蚀磨损,需要对决定身管烧蚀磨损的内弹道载荷做深入研究。精细化的内弹道过程数学模型和高精度的数值求解方法对于内弹道载荷的研究至关重要。但火炮膛内高温高压火药燃气和非线性的弹炮接触碰撞环境使得目前的数学模型和求解方法大都是基于大量简化假设而构建的。为了建立精细化的装药内弹道燃烧过程数学模型和准确可靠的数值求解方法,本文在前人工作的基础上,分别深入研究了考虑弹带挤进过程的弹炮非线性耦合问题、装药内弹道燃烧与弹炮相互作用耦合计算问题、身管瞬态热传导与内弹道过程耦合计算问题以及身管烧蚀磨损数值求解框架构建问题。基于对内弹道过程所涉及的物理化学过程相关关键问题的深入研究,构建了更为精细化的装药内弹道燃烧过程数学模型和数值求解框架,为内弹道研究、装药设计和火炮使用提供了理论和应用支持。具体内容如下:a)弹炮非线性相互作用过程的耦合研究:针对涉及材料损伤失效的固体瞬态接触碰撞问题,分别应用有限元法（FEM）、有限元-光滑粒子流耦合方法（FEM-SPH）以及欧拉-拉格朗日耦合方法（CEL）对涉及材料塑性大变形和损伤失效的固体力学问题做了分析,并对弹丸挤进身管的过程做了模拟研究,分析了不同方法模拟弹丸瞬态挤进过程的效果。该问题的研究为后期内弹道燃烧过程与弹炮机械相互作用过程的耦合计算提供了可靠的非线性结构响应计算方法。b)经典内弹道过程与弹炮机械相互作用过程的耦合计算研究:针对经典内弹道理论中关于弹炮机械相互作用的简化假设,分析了装药内弹道燃烧过程中能量的转化过程,改进了经典内弹道过程能量方程,构建了经典内弹道燃烧过程与弹炮机械相互作用过程的耦合计算模型,并基于耦合计算模型分析了弹炮结构参数对内弹道过程的影响。c)两相流内弹道过程与弹炮机械相互作用过程的耦合计算研究:针对火炮膛内多相反应流场中涉及的高温-高压瞬态效应、弹底处移动边界处理、激波和火焰波等流场强间断现象,构建并验证了Godunov类计算格式与弹炮机械相互作用过程的耦合计算模型。基于耦合计算模型,分析了作用在身管内壁上的分布压力载荷对弹炮相互作用过程和内弹道燃烧过程的影响,计算结果表明膛内分布压力载荷对内弹道过程的影响不可忽视。d)身管瞬态热传导过程与装药内弹道燃烧过程的耦合计算研究:针对内弹道模型中关于火药燃气系统热散失的简化假设,分别改进了经典内弹道模型中的能量转化方程和内弹道多相流模型中的气相能量方程,建立了装药内弹道燃烧过程与身管瞬态热传导过程的实时双向耦合计算模型。基于耦合计算模型和耦合计算方法,分析了不同内弹道模型中热散失与身管瞬态热传导的相互影响。结果表明,两相流模型在内弹道起始阶段和身管坡膛区域的参数分布更符合实际情况。e)身管烧蚀磨损与装药内弹道燃烧耦合计算框架研究:针对不可避免的身管烧蚀磨损现象,分析了身管烧蚀对内弹道过程的影响,提供了在身管不同寿命期保持内弹道性能一致性的方法;基于已构建的精细化的内弹道过程模型和计算框架,提出了火炮身管不同寿命期内弹道性能变化的快速推进求解方法,研究了身管内壁在不同寿命期的退化规律及其对内弹道过程的影响,并分析了射击频率对身管烧蚀磨损的影响,最后定性分析了身管内壁磨损退化的机理。