脉冲电流对金属射流箍缩电磁力的计算及验证

为深入研究被动电磁装甲的防护机理,进行了脉冲电流作用下金属射流受到的箍缩电磁力作用研究。通过频域分析方法得到了脉冲电流在金属射流中的电流密度分布,并结合反趋肤效应现象研究了射流受到的等效表面电磁压强随半径以及电流密度分布的变化规律。通过数值分析表明:脉冲放电的下降沿出现反趋肤效应时,金属射流受到的等效表面电磁压强大于相同电流时出现趋肤效应时的值。通过被动电磁装甲试验验证了脉冲电流产生的箍缩电磁力的作用效果。在注入脉冲电流的情况下,射流在后效靶板上的穿孔直径明显比不加电情况大。上述研究进一步完善了被动电磁装甲对破甲弹的防护机理,对被动电磁装甲的应用具有一定的指导意义。     

励磁线圈结构参数对金属射流箍缩特性的影响

对励磁线圈内部磁场进行了理论分析,建立了线圈与金属射流作用的有限元模型,得出了励磁线圈结构参数变化对金属射流箍缩特性的影响规律。结果表明,随着励磁线圈长度增大,金属射流中的感应电流密度、磁感应强度及电磁力随之增大,励磁线圈长度要大于金属射流劲缩部位长度,才能保证金属射流有效变形;随着励磁线圈内径增大,金属射流中的感应电流密度、磁感应强度及电磁力随之减小,励磁线圈内径尺寸要尽量接近金属射流直径最大尺寸,二者直径差尽量控制在3~5 mm范围内,以形成较大磁压力差,减小由于金属射流轴向速度梯度引起的表面扰动,进而延缓金属射流箍缩直至断裂的过程,增强其对装甲等军事目标的侵彻穿深能力。研究成果将为破甲弹威力电磁增强技术可行性论证、原理试验及相关结构设计提供重要的理论和技术支撑。     

多层药型罩在闭合点处的射流形成模型

为了确定多层药型罩各层金属在射流和杵体中的分布,建立了分析模型,研究包含不同物质的多层药型罩在轴线上形成杵体和射流的过程.模型假设在闭合点处各层金属入流速度相等,压垮角相同.利用Bernoulli方程、质量守恒和动量守恒原理,确定了出流的成分和出流的厚度.研究表明压垮角是决定某一层金属能否成为射流或者杵体的重要因素之一,给出了每一层金属可能被分开的压垮角范围.分析模型与数值仿真结果吻合较好.     

金属射流侵彻水介质间隔靶数值模拟

为解决大厚度均质靶存在的不足,对金属射流侵彻水介质间隔等效靶进行研究。应用AUTODYN 有限元 软件对金属射流侵彻水介质间隔靶过程进行数值仿真,建立射流侵彻的空气模型、水模型、间隔靶模型与金属射流 相互作用的过程,研究侵彻水介质间隔靶时金属射流射流速度的衰减规律,并与空气介质间隔靶进行对比。结果表 明：水介质间隔等效靶对金属射流衰减效果较好,可为设计水介质等效靶提供依据。     

利用交变磁场测量法的金属表面缺陷检测

当通有交变电流的激励线圈靠近被检测试件时,产生的交变磁场会在试件表面感应出电流.基于交变磁场测量法(ACFM)的原理,建立被测试件感应电流流向模型,并把电磁场场量分成三个分量进行分析,再用ANSYS基于有限元法的金属表面缺陷检测仿真.仿真结果表明,通过测量扰动磁场的分布,可检测金属表面缺陷.     

基于射流变形机理被动电磁装甲板间距优化分析

为提高被动电磁装甲防护性能,基于时间窗原理和虚拟源点理论,建立了脉冲电流对不同速度聚能射流微元作用时间的数学模型,确立了射流微元受脉冲电流作用累积时间最长为结构优化目标,通过数值计算得到了虚拟源点到前装甲板距离之间越大以及射流头部速度和射流尾部速度比值越大,装甲板间距也越大的结论。在认为射流为全塑性体及电流完全分布在射流表面的情况下,得到了能够使射流产生变形的临界电流、与阿尔芬波速相关的变形时间常数和脉冲电流对射流微元的实际作用时间。此研究为电装甲板间距设计提供了参考。     

线性聚能装药切割航空炸弹可靠性评估

利用线性聚能装药金属射流对钢板侵彻深度及炸药对射流的感度试验数据,用正态容许限系数法评估了线性聚能装药切开(不引爆)3种航空炸弹的可靠性.     

水中聚能战斗部毁伤双层圆柱壳的数值模拟与试验研究

为研究聚能战斗部的水下作用特性,基于光滑粒子流体动力学-有限元方法耦合算法,模拟了聚能战斗部对双层圆柱壳结构的毁伤过程。分析金属射流的形成和射流速度衰减规律,研究高速金属射流、强冲击波与气泡载荷联合作用下对双层圆柱壳结构的毁伤模式和毁伤特性,并进行了海上模型试验验证。数值模拟与试验结果吻合良好。研究表明：水中聚能战斗部对双层圆柱壳结构的破坏载荷主要有金属射流、冲击波载荷及气泡载荷3种,金属射流穿透力强,造成结构的局部小尺寸破口;冲击波载荷及气泡载荷作用面积大,引起结构的大面积破口及塑性凹陷。     

聚能装药金属射流在天线中的应用研究

瞬态小型化天线是天线技术研究的热点。针对聚能金属射流在小型化天线上的应用问题,采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,以装药直径为50 mm锥形聚能装药为研究对象,进行了聚能金属射流天线形成偶极子天线理论分析。利用有限元软件LS-DYNA,对装药结构、炸药材质形成的聚能金属射流天线适用性开展数值仿真研究。研究结果表明：聚能装药形成的金属射流天线满足瞬态小型化特点,具有与波长匹配的长度、连续性和良好接口;聚能金属射流作为电磁脉冲辐射天线使用时需要具有一定长度和杵体,射流直径和杵体直径有过渡且杵体变化较小,可获得较大增益,金属射流在未完全成型时输入阻抗最小;小锥角罩形成的金属射流更能满足天线要求;药型罩厚度为2.1~2.3 mm时,形成的金属射流天线长度最大,存在一个辐射频率极值;B炸药装药形成射流天线的速度大于JH-2炸药和梯恩梯炸药,且B炸药装药爆炸产生金属射流的断裂时间最佳,最大杵体半径适中,断裂时可用天线长度最长,作为天线应用时可辐射的频率范围最大,更适合作为聚能金属射流天线使用。     

PTFE基含能药型罩射流释能特性及影响因素

为了研究聚四氟乙烯(PTFE)基含能药型罩的动态释能特性及其形成的射流对目标的侵爆毁伤效果,采用静爆试验测量了含能射流与铝射流在准密闭容器中的动态超压,并通过理论计算得到射流释能及释能效率.分析认为,含能射流在成型过程中会发生爆燃反应,相比于铝射流,含能射流超压峰值可提升3～4倍.对于30 g含能药形罩,钨(W)含量为0％～70％时,随着W含量提高,射流释能降低,但药型罩承受爆炸驱动载荷提高,且钨颗粒与活性金属摩擦加剧,射流释能效率提高.对于PTFE/Ti药形罩,在13～30 g范围内,随着药型罩质量增加,射流释能量提高,但侵彻体成型压力降低,射流释能效率下降.     

壳体厚度对金属射流影响的数值模拟研究

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,在破甲战斗部装药结构相同的条件下,改变壳体厚度,对金属射流的成型过程进行对比分析;研究表明:壳体厚度对射流的速度、动能均有所影响;合理选择壳体厚度,有助于提高射流稳定性及其侵彻性能。     

两种典型串联聚能射流的数值模拟

为了进一步提高金属射流量和破甲深度,设计了单锥和双锥药型罩相结合的两种不同结构的串联药型罩,且利用Truegrid和有限元软件LS-DYNA对两种聚能射流的形成及侵彻钢板的过程进行了数值模拟。结果表明:这两种结构均能很好的形成射流,能够有效提高射流对靶板的侵彻深度,且以双锥罩为前级的装药结构形成的射流比以单锥罩为前级的装药结构形成射流的速度要高,前者的穿孔孔径较后者要大,在相同条件下,前者对靶板的穿深较后者要深。     

超音气体雾化过程导液管末端压力特征

对喷射沉积中三种不同结构的超音气动雾化器导液管末端压力特征进行比较和分析。结果表明，采用收缩型喷咀结构的Ⅰ型雾化器导液管末端压力受雾化压力、插管伸出长度和导液管末端锥角等因素的影响，且呈现正压的趋势明显；采用Ｌａｖａｌ喷咀结构的Ⅲ型和Ⅳ型雾化器导液管末端在较宽的雾化压力范围内均呈现负压而插管无需伸出。导液管末端压力特征与气体射流的流动状态密切相关。     

爆炸复合钢板界面射流熔化与凝固的研究

本文研究了奥氏不锈钢／普通低合金风时复合钢板界面熔区的形成。通过试验发现,爆炸时钢板碰撞形成的射注被截断的位置与铸态凝固组绢存在的位置一致,说明界面熔区是由射流构成的。通过分析,射流熔化的原因并非仅仅来自绝热剪切,射流与基体的摩擦生热同样起着重要的作用。身流熔区的凝固组织对复合板质量影响较大;而凝固组织的质量与爆焊工艺有着密切关系。     

射流形式及其侵彻多层金属靶的实验研究

介绍几种聚能装药对多层金属靶的破坏效果，并对聚能装药的结构设计与破坏效果的相互关系进行了分析与讨论，在此基础上，运用改进的MOCL程序对不同锥角的大锥角聚能装药的射流形成，以及侵彻多层靶板的过程进行了数据模拟。     

超空泡鱼雷推进系统相关问题设计初探

总结了超空泡鱼雷对推进系统的3个设计要求，通过超空泡鱼雷推进系统与传统推进系统比功率的对比，确定超空泡鱼雷推进装置的类型宜选喷射推进装置；计算确定了鱼雷航程与燃料比冲量及密度的关系，选择水反应金属作为主要燃料。对采用金属水反应发动机的超空泡鱼雷推进系统工作原理和控制方式进行了详细论述，提出使用启动药柱和涡流旋转燃烧室解决金属水反应发动机启动和持续反应的问题，通过改变超空泡鱼雷尾部喷嘴喷出气体的方向来控制鱼雷的航行姿态。研究表明，采用铝水反应发动机的喷射推进系统可以满足超空泡鱼雷推进系统的设计要求。