圆锥罩聚能射流形成过程的数值模拟

针对聚能装药爆破存在的问题,提出一种利用计算机对聚能装药爆破进行数值模拟的方法。通过有限元显式动力分析软件的显式算法对石油射孔弹圆锥型聚能装药爆破形成射流的过程进行数值模拟,分析了圆锥型聚能装药的射流速度的分布特性,并与带外壳的聚能装药的射流过程的模拟结果进行了对比。计算结果与圆锥型聚能射流的物理现象和规律相吻合,说明该计算模型和模拟方法合理、可行,对石油射孔弹生产及科研有一定的借鉴作用。     

偏心起爆对聚能射流形成的影响

为研究偏心起爆对聚能射流形成的影响程度,利用LS-DYNA有限元软件,采用ALE方法对偏心起爆条件下聚能射流的形成过程进行了三维数值模拟,并与X光测试结果进行了对比。计算结果表明,对于此尺寸的聚能装药,偏心量为1mm时,对射流形成的影响不明显;当偏心量为2mm时,横向漂移速度会突然增加;当偏心量进一步增加时,会使射流出现严重的剪切断裂。     

聚能射流形成理论新议

在压垮运动中,爆轰压力只能赋予罩微元以速度,而不能把它看成理想流体。炸药装药非瞬时爆轰,是罩微元运动方向偏离罩壁法线的原因;而压垮速度梯度的存在,则引起罩微元运动方向不断变化。罩微元在轴线上形成射流和杵体,仍属流体力学过程。文章详细分析了射流和杵体的形成过程。根据罩微元作偏转运动的速度向量关系,简化了射流和杵体的速度计算。     

锥形罩锥角对射流形成和侵彻影响的数值模拟

采用Lagrange方法及多物质单元ALE法分别就锥形罩射流形成过程及对钢靶板的侵彻进行了理论推导与数值模拟。分析了锥形装药结构中药型罩锥角对所形成的聚能射流和侵彻参数的影响。结果显示锥形罩锥角大小对象能射流的形状、射流速度、射流质量、侵彻深度、宽度有着明显的影响。研究结果对聚能装药的理论研究具有一定的指导作用。     

起爆方式对聚能射流影响的数值仿真研究

应用ANSYS/LS-DYNA3D有限元分析软件,采用ALE算法对在同种装药结构条件下的药型罩顶部单点起爆、顶面双环线起爆、装药面轴向外壁中心单环线起爆、三环线起爆后形成的聚能射流分别进行了数值模拟。计算结果表明,起爆方式对射流性能有着重要的影响,不同起爆方式在装药中形成不同的爆轰波形,药型罩顶部双环线起爆比单点起爆后形成的射流头部速度提高11.6%;装药面轴向外壁线起爆比药型罩顶部任何方式起爆后形成的聚能射流头部速度都低,装药面轴向外壁三环线起爆比药型罩顶部双环线起爆后形成的射流头部速度降低18%;同时进行了验证实验,仿真结果与实验结果吻合。     

亚半球罩聚能装药的杆式射流特性研究

杆式射流具有侵彻能力大、药型罩利用率高、后效大和对炸高不敏感等特点。文中利用数值模拟和理,论分析的方法．分析了亚半球罩聚能装药具有的杆式射流的一些特性,并用实验进行了验证。文中对杆式射流的研究和亚半球罩聚能装药的应用具有较强的实用价值。     

线型聚能射流形成过程的数值模拟

本文利用三维有限元程序对线型聚能射流的形成过程进行数值模拟，分析了线型聚能装药的射流及其杵体的速度、密度等参数的分布特性，并对射流和杵体在飞行过程中的断裂现象进行了分析讨论。这对进一步展开对线型聚能装药的理论研究具有一定的指导作用。     

隔板对聚能装药形成射流性能的影响

为研究装药结构参数对射流头部速度的影响,设计一种带隔板的小锥角罩聚能装药,利用非线性动力学软件AUTODY-2D对射流成型过程进行数值模拟,并设计正交优化试验,对隔板距装药底端距离h、隔板直径d、装药长度L和装药直径D影响射流速度的主次关系进行研究。结果表明:h是影响射流速度的主要因素;随着隔板直径或隔板距装药底端距离的增大,射流头部速度增大。     

聚能装药射流如何形成空穴

聚能装药射流之所以能获得很大的延伸是由于射流体的外部和内部存在着内部速度差所致。只要这个速度差存在，射流就可以稳定延伸。这个稳定过程一直持续到贮存于射流内因速度差而产生的动能由于相邻流层间的内摩擦而全部消耗尽为止。这过个程也可从回收的聚能装药射流粒子中观测到的空穴中看出。     

大炸高下喇叭罩聚能装药静态侵彻能力

为了提高大炸高条件下药型罩的侵彻能力,对喇叭罩聚能装药形成的射流侵彻均质钢板进行数值模拟。运用AUTODYN-2D非线性动力学分析软件的Euler算法对其进行数值模拟和试验结果对比,在分析顶薄底厚的变壁厚喇叭罩壁厚变化规律对其所形成射流的侵彻能力的影响。验证结果表明:当药型罩壁厚范围在1.35～1.48 mm,壁厚差控制在0.03～0.05 mm内时,其侵彻能力稳定,能满足设计指标。     

超聚能射流形成过程机理研究

提出一种超聚能射流形成的理论计算方法,给出了附加装置材料密度、厚度和药型罩锥角、密度、厚度与超聚能射流速度、有效质量之间的关系。基于非线性显式动力学分析软件AUTODYN,进行了超聚能射流形成过程数值模拟,其结果与理论计算结果基本一致。通过超聚能射流侵彻试验,证明试验结果与数值模拟结果吻合较好。研究表明：在一定范围内,随着药型罩锥角的增大,超聚能射流速度逐渐减小、质量逐渐增大;超聚能射流速度、有效质量及侵彻能力远大于传统聚能射流。     

遭毁伤聚能战斗部射流成型行为

针对遭毁伤聚能装药射流成型行为及其终点效应问题,采用AUTODYN-3D软件研究了侵孔位置、侵孔深度和侵孔直径对射流径向速度及其侵彻能力的影响特性。结果表明:侵孔导致射流径向速度明显增大且射流偏离轴线甚至提前断裂形成碎片,严重降低了其对靶板的侵彻能力,同等条件下,侵孔直径d=0.278倍装药直径的聚能装药比完好聚能装药对靶板侵深降低了24%;射流径向偏移速度主要受侵孔位置和侵孔直径的影响,随着侵孔到药型罩顶距离的减小,射流径向速度显著增大,同时对靶板侵彻深度也越小,x=0倍装药直径时,射流径向速度达19.0 m·s~(-1);射流径向速度随侵孔直径的增大而显著增大,d=0.278倍装药直径时,射流径向速度达41.1 m·s~(-1)。     

环形聚能装药水射流成型过程的数值研究

为了研制快速、易携带的水射流排爆装置,采用AUTODYN软件对TNT、水、塑料构成的特殊形状聚能装药结构进行了二维数值模拟,计算了不同炸药厚度下水射流形成过程,得到了水射流形状随时间的变化规律,分析了炸药厚度对射流速度的影响。结果表明: 该聚能装药结构是可行的,能够按照设想形成杵状射流; 水射流的头部速度和平均速度均随炸药的厚度增加而提高。 对于本研究给出的装置结构,当炸药的厚度为4~6 mm时,水射流的头部速度范围为861~1182 m·s-1,射流的平均速度范围为393~571 m·s-1,射流的速度满足理论计算的排爆要求。      

柱锥结合罩射流成型过程试验研究

为了更好地研究柱锥结合罩射流成型过程,采用300 kV脉冲X光机试验研究了柱锥结合罩弹射流形成过程,并进行了数值模拟对比分析.共进行九发子弹爆炸试验,得到18幅不同时刻的射流照片.研究了射流头部速度、射流长度时程曲线等变化规律.研究结果表明: 柱锥结合罩圆柱部分仅仅形成低速杵体,对破甲子弹射流质量和速度的贡献很小; 受"激波效应"影响,射流头部速度(6738 m·s-1)小于数值模拟值(6824 m·s-1).     

带空腔装药结构射流成型数值模拟研究

利用AUTODYN-2D非线性差分软件对有空腔装药结构的射流成型过程进行了数值模拟。分析研究了装药空腔顶部到装药端面距离h、装药空腔顶部直径d及装药空腔与药型罩接合处母线长度L三因素对射流成型的影响规律。在此基础上,应用正交设计针对3种因素对射流头部速度影响的主次关系进行了分析研究。结果表明：射流头部速度随着h值的增大而减小,随着d值增大而增大;当其他因素不变时,L存在最佳取值,L小于最佳值时射流头部速度随L值增加而增加,反之则会降低;装药空腔顶部直径是射流头部速度的主要影响因素;得到了3种因素的最优组合,最终结果比无空腔装药射流头部速度提高了19.1%。     

钨铜射流成形的细观数值模拟分析

为研究钨铜复合材料聚能射流成形的细观机理及材料细观结构对射流成形的影响,基于随机投放原理编制了钨铜复合材料细观离散化模型生成程序,建立了不同两相配比及钨颗粒尺寸的钨铜药型罩细观离散化模型。应用动力学仿真AUTODYN-2D软件中的欧拉算法,对钨铜细观模型及其等效均质药型罩开展了聚能射流成形的细观尺度有限元数值模拟分析。研究结果表明,钨铜材料在爆炸载荷驱动下铜相与钨相速度有显著差异,钨颗粒含量沿射流尾部至头部分布不均匀,呈现依次递减的趋势。在一定钨颗粒尺寸下,射流中钨含量相对变化量随着原始药型罩中钨含量降低而增大,钨体积含量30%的钨铜材料形成射流中平均钨含量降低65%,其中头部钨含量下降达90%;在给定罩材两相配比时,射流中钨含量随着钨颗粒尺寸的增大而降低,高钨含量的钨铜射流成分分布不均匀性对颗粒尺寸的变化更加敏感。     

聚能装药射流形成与破甲模拟计算研究

依据经典的射流形成和破甲理论,建立了聚能装药破甲深度工程计算模型,实现了聚能装药破甲的计算模拟.分别以等壁厚单锥罩和双锥罩装药结构为例,试算了破甲深度,并与实验结果进行了比较,表明该模型和计算程序有一定的准确性,能够方便、快速地计算破甲深度等射流形成和侵彻参数,为聚能装药结构设计和破甲计算提供工程应用工具.