考虑后燃烧效应密闭空间内爆炸场数值计算研究

为了研究后燃烧效应对爆炸场参数的影响规律,提出一种考虑后燃烧效应密闭空间内爆炸场数值计算方法,将简化的反应率模型,耦合到三维两组可压缩欧拉方程中近似考虑后燃烧效应。并通过建立气体内能与热容之间的关系求得瞬态温度,根据热力学关系建立绝热指数计算公式。基于FORTRAN平台,采用五阶WENO有限差分格式,自主开发考虑后燃烧效应密闭空间内炸药爆炸场三维数值计算程序。基于所开发的程序数值探讨内爆炸场演化过程及后燃烧效应对爆炸场参数计算的影响。结果表明:(1)准静态温度、绝热指数及超压数值解与考虑后燃烧效应的理论解吻合较好,相对误差小于5%,初步验证了所开发程序的可靠性。(2)后燃烧效应在内爆炸场数值模拟中需要引起足够的重视,同一内爆炸工况下,准静态温度、绝热指数及超压数值解与不考虑后燃烧效应的理论解误差分别高达25%,6%,31%。     

基于多介质Riemann问题的流体-固体耦合数值方法及其在爆炸与冲击问题中的应用

为提高爆炸与冲击下多介质大变形问题的数值模拟精度，针对具有高度非线性特征、通用形式的Mie-Grüneisen状态方程和流体弹塑性本构方程的多种介质间相互作用问题，提出一种通用、健壮的多介质Riemann问题求解方法，以有效提高物质界面上各物理量的计算精度。结合Euler坐标系下具有锐利界面的守恒型多介质流动数值方法，建立一套能够模拟可压缩流体和弹塑性固体在极端物理条件下大变形动力学行为的数值计算体系。对流体-固体耦合、固体-固体耦合Riemann问题，地下强爆炸、空中强爆炸以及高速冲击等问题开展了数值模拟，计算结果和理论、实测数据符合较好，表明该数值方法能够对典型爆炸与冲击等多介质问题进行有效的模拟。     

钢筋混凝土立柱抗暴性能数值分析

基于中心差分格式有限元软件LS-DYNA-970平台,使用数值模拟手段研究了房屋立柱在空间非接触式爆炸作用下的动态响应及破坏过程。计算结果表明：在空间非接触式爆炸作用下,钢筋混凝土柱中部的混凝土产生崩落现象,立柱上下固定端首先发生开裂与崩落。计算结果与文献中的实验数据相比吻合较好,对混凝土柱的加固有指导意义。     

混凝土介质中爆炸的三维数值模拟

采用混凝土材料的累积损伤本构模型,用自编三维数值模拟程序( MMIC3D)对炸药（弹体）不同预埋深度、不同药量在混凝土中爆炸对其破坏效应进行了模拟研究,并考虑含自由面的情况,研究了混凝土中爆炸后爆炸场的形成、应力波的传播过程,给出了混凝土中空腔的形状与发展规律,对其数值结果用Vi。。2D和Visc3D动态显示了无限介质以及半无限介质中空腔的形成与发展、表面的运动规律和爆炸形成漏斗坑的过程,得到了与物理分析和理论分析一致的结果。     

不同爆炸距离下单向支撑方形钢筋混凝土板破坏模式数值模拟研究

为研究方形钢筋混凝土板在爆炸波作用下的破坏模式和抗爆性能,在不同爆炸距离作用和装药量下对典型单向支撑方形钢筋混凝土板进行了数值模拟分析。用AUTODYN软件和流固耦合算法建立混凝土和钢筋三维分离式实体模型,对实验过程进行数值模拟分析,并考虑应变率对钢筋和混凝土材料的动态本构特性的影响。在此基础上,分析了不同装药量下对钢筋混凝土板的损伤和破坏特征。计算结果揭示了钢筋混凝土板从混凝土开裂、底部层裂碎片形成、钢筋屈服到混凝土板局部震塌的动态演变过程。研究结果表明,在近爆非均布爆炸荷载作用下钢筋混凝土板易发生局部冲切破坏,在远距离均匀爆炸冲击波作用下易发生整体弯曲破坏和支座剪切破坏。     

高超声速弹丸头部气动热研究

采用有限体积TVD差分格式求解三维欧拉方程,数值模拟了来流马赫数Ma∞大于5的弹丸流场.利用数值计算求得相关参量,并代入求解热流密度的经验公式,得出弹丸头部的热流密度和温度分布情况.此研究是计算热流密度的尝试.计算结果表明,求出的热流密度分布符合基本规律.     

钢筋混凝土板在爆炸作用下的破坏研究

采用LS-DYNA970中药束自由度的方法,建立了钢筋混凝土板的有限元计算模型,用流固耦合方法和加栽爆炸函数的方法,进行了爆炸加栽下的数值模拟研究,研究表明在加载面上删除失效单元不多的情况下,采用加载爆炸函数法可以得到与流固耦合法相近的结果.采用约束自由度方法建立的钢筋混凝土模型简化了建模过程,计算精度与固结法相同.计算结果和文献中实验结果基本符合,约束自由度法用于钢筋混凝土结构在爆炸载荷下的数值模拟是简便可行的.     

某型双体船在水下非接触爆炸中的动态响应特性分析

采用大型有限元软件ABAQUS,对某型双体船全船结构在大当量水中兵器爆炸冲击作用下的动态响应进行数值模拟;计算采用声-固结构耦合方法,考虑了兵器水中爆炸空化压力影响和材料的应变率强化效应;通过优化双体船全船结构,降低船体底部等强冲击部位的塑性变形,使某型双体船全船结构满足大当量水中兵器爆炸冲击测量需要。     

近水面水下爆炸对结构冲击的数值模拟

采用AUTODYN数值计算软件,对彭托利特炸药近水面爆炸时对圆柱壳体的冲击加载过程进行了数值模拟。计算时,在炸药及其附近水域建立足够细密的二维Euler网格模型,以捕捉初始冲击波的高频特征;并将计算结果映射到三维流固耦合模型中继续计算,较好地解决了计算精度和计算耗时之间的矛盾;同时选择了合理的材料模型参数和网格单元类型。数值计算结果与实验吻合较好。计算方法对结构抗冲击数值模拟具有一定的参考意义。     

温压炸药爆炸场参数的试验研究与数值模拟

对温压炸药爆炸场超压进行了试验研究与数值模拟,探讨用AUTODYN软件模拟温压炸药爆炸场超压的准确性.研究表明:用AUTODYN软件进行数值模拟可以较为准确与全面地反映温压炸药爆炸场超压分布的特点;计算得到的超压与试验结果相比偏小,比冲量的计算结果与试验结果吻合较好.     

爆炸近区流场的数值模拟方法研究

提出了一种用于模拟爆炸近区炸药、爆轰产物、空气等相互作用流场的数值方法。在欧拉型方法中引入了一种炸药、爆轰产物、空气3种组分的混合模型,该模型中炸药及爆轰产物采用Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程,空气采用理想气体状态方程,在固相与气相间满足等压假设和体积可加性,气相组分间满足等温假设和分压定理。该模型无需迭代求解,计算效率较高。化学反应率采用“点火—生长”模型,采用AUSM₊-up格式计算通量。计算了空气中球形TNT装药的爆炸问题,可以清晰地看到爆轰波在流体界面上发生的透射、反射等一系列复杂作用过程。计算得到的超压峰值在直至距药球表面5 cm的位置都与实验结果符合良好,冲击波到达时间、超压比冲量等与现有实验结果也符合较好,验证了本方法的有效性和准确度。     

双层药型罩侵彻体形成过程的数值仿真

为了找出一种适合于串联侵彻体形成及侵彻过程研究的数值方法,使用AUTODYN流体代码对双层罩在爆轰产物作用下的形成规律进行了数值仿真.数值仿真的目的是比较Lagrange算法、Euler-Lagrange Coupling算法和Euler算法,这3种算法哪种更适合于研究该文的物理情况.研究对象是由一个主装药和两层药型罩...     

轴对称两维颗粒轨道模型

建立了火药颗粒运动的两维颗粒轨道模型，用欧拉法这气相场，用拉格朗日法描述固相颗粒，并采用单元内颗粒源方法，对某中心点火结构３０ｍｍ火炮的点传火过程进行了数值模拟。     

基于Allan方差自适应算法的姿态解算

为解决MEMS 姿态传感器的复杂噪声问题,设计使用一种基于Allan 方差的自适应算法在线估计量测噪 声方差。基于Allan 方差递推公式组成自适应算法来追踪数据的方差值,采用欧拉角微分方程作为滤波的状态方程, 通过对陀螺仪静态数据Allan 方差分析得到陀螺仪的主要噪声参数用作滤波系统噪声方差,并将各个数据整合解算 出姿态角。结果表明：自适应滤波算法比常规滤波方法解算的角度精度高,在噪声波动的环境条件下,自适应滤波 算法实用性更好。     

发射过载条件下燃料应カ状态的数值计算

爆炸力学程序ObjectMMIC是首次应用面向对象的方法对爆炸力学计算模型进行分析。该程序提出和建立了面向对象的爆炸力学Euler型多物质方法的框架。本文利用此程序分析了燃料空气炸药( FAE)战斗部发射过载加速度为104 g时，固液组分比为3:2、6.5:3.5和5:5 3种情况下的应力和应力率变化规律。分析结果表明，在发射过程中，固液组分比例对燃料所受的应力和应力加载率有着较大的影响。其中，燃料所受的应力大小决定于固体组分的含量；而所受的应力加载率大小决定于固体和液体组分的含量。这些研究为优化FAE燃料配方，提高其物理稳定性和发射安全性提供了依据，试验与数值仿真结果的比较表明数值仿真方法是可用的。     

内弹道分散颗粒模型及数值计算

介绍了一种新型的内弹道两相流模型－分散颗粒模型。用欧拉法描述火药燃气流场，用拉格朗日法描述火药颗粒，分别跟踪所有的火药颗粒，考虑它们在流场中位置、速度、质量的变化，两相之间各种参量的耦合反映在各守恒方程的源项中。采用单元内颗粒源法对该模型进行了数值计算，成功地预测了膛内流场的细节和火药颗粒的运动规律。     

某超声速飞行器的数字仿真算法

针对某超声速飞行器实时仿真的需求, 介绍了AB法和RTRK法的数值稳定性区域, 根据实时仿真算法的特性, 重点分析了Euler(后差)法和梯形法的数值稳定性.仿真结果表明, Euler法具有较好的数值稳定性和实时性.     

基于声固耦合法的环肋壳水下冲击数值仿真试验

环肋壳是潜艇耐压壳的常见结构形式之一,水下冲击响应分析对潜艇抗水下爆炸设计具有重要意义。利用声固耦合法对由环肋圆筒和2个半球组成的小型潜艇耐压壳简化模型进行水下冲击数值仿真试验,分析环肋壳在水下爆炸载荷作用下的瞬态动力响应。结果表明：该方法在流固耦合面上会形成局部空化,中截面上迎爆面的塑性应变小于背爆源,可为潜艇耐压壳的优化设计提供参考。     

影响变燃速发射药尺寸波动因素数值计算

为了探索连续化生产工艺中变燃速发射药尺寸波动的影响因素,选择硝化棉与溶剂的体积比为1/1.35和1/1.50的单基药物料为挤出物,采用Bird-carreaulaw模型对不同操作条件下挤出物共挤段流动情况进行了数值模拟.研究结果表明:螺杆转速波动对变燃速发射药尺寸精度影响比人口压力大,主要体现在对交界面半径的影响上;入...     

基于CIVA仿真核电站传热管涡流检测参数的选择

利用CIVA软件平台,采用内穿式差动Bobbin线圈对核电站蒸汽发生器传热管涡流检测进行数值模拟;对传热管内外壁缺陷数值模拟,确定检测时的最佳频率,并与理论计算值进行对比;数值模拟差动式探头2线圈之间间隔大小工、线圈宽度b和周向槽缺陷宽度l对检测结果的影响;利用上述CIVA数值模拟的结果分析相应的变化规律,为应用差动Bobbin线圈对核电用传热管进行涡流检测时线圈参数的选择提供了重要的理论参考依据和实用价值。