集团装药多层介质中爆炸作用数值模拟

在试验研究基础上,采用LS-DYNA非线性有限元分析程序,运用ALE算法,对装药在不同机场道面不同炸深条件下的爆炸过程进行了数值模拟研究,其结果与试验数据吻合得较好,为进一步研究道面厚度对爆破效应影响打下了基础.     

有机粉尘爆炸的数值模拟

介绍了有机粉尘爆炸的数学模型 ,并分别对 12m3圆筒形容器内的淀粉爆炸和长管中的煤粉爆炸进行了数值模拟。两相流模型采用欧拉 -拉格朗日模型 ,用拉格朗日坐标追踪颗粒的轨迹 ,采用这种方法可以很好地考虑颗粒的粒径分布。用k -ε模型模拟气相湍流 ,颗粒的脉动由周围气相的随机脉动求得。在燃烧模型中 ,考虑了水分的蒸发、挥发分的挥发、气相反应和颗粒的表面反应。方程的求解采用了算子分裂方法和FCT格式。上述有机粉尘爆炸模型是一种通用的模型 ,既能模拟粉尘 /空气混合物在低马赫数下的爆燃 ,也能模拟激波和爆轰。数值模拟结果与前人的实验结果进行了部分对比 ,二者相符得较好     

含铝炸药近场水下爆炸冲击波的实验及数值模拟

含铝炸药能改善能量的输出结构,增强爆轰产物的做功能力,将其应用于水下爆炸,能显著提高水中兵器的爆炸威力和毁伤能力。基于电测法采用PVDF压力传感器开展含铝炸药RL-F和TNT近场水下爆炸冲击波实验,并采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)法对其进行模拟;通过将仿真结果与实验值及经验值对比,结果表明采用合理的边界条件、计算参数和有限元模型,CEL方法能准确地模拟含铝炸药和TNT近场水下爆炸冲击波的传播过程;含铝炸药近场水下爆炸冲击波压力衰减速率相对于TNT较缓慢。在验证数值模型合理性的基础上,将数值结果拟合得到TNT近场水下爆炸冲击波峰值压力在6倍装药半径内以及含铝炸药峰值压力在一定比例距离范围内的近似回归公式。     

爆炸力学中的数值模拟技术

总结和概括爆炸力学中数值模拟技术的特点和发展现状,分析和探讨爆炸力学数值模拟技术的重要地位和发展趋势,并对爆炸力学常用数值模拟软件做简单介绍。     

爆炸力学中的数值模拟技术

总结和概括爆炸力学中数值模拟技术的特点和发展现状,分析和探讨爆炸力学数值模拟技术的重要地位和发展趋势,并对爆炸力学常用数值模拟软件做简单介绍。     

基于SPH-FEM方法的水下近场爆炸数值模拟研究

针对结构水下近场爆炸载荷作用响应求解难点,通过改进的三维轴对称光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)计算获得近场爆炸载荷后传输给非线性有限元软件ABAQUS,利用声固耦合模型对结构响应进行时域非线性计算,形成预报水下近场爆炸载荷对结构毁伤的SPH-FEM模型,实现从药包起爆、结构大幅变形、局部撕裂直至完全剪切破坏的全过程模拟,对载荷时历曲线进行试验验证。计算背空矩形钢板在近场爆炸载荷的响应表明,数值结果与试验值吻合良好。SPH-FEM模型计算效率高、可操作性强,易推广至大型复杂结构受水下近场爆炸毁伤的分析与评估。     

典型民机机身段水上冲击数值模拟方法及其耐撞性研究

为了改善民机在紧急迫降情况下的安全性能,对典型机身段水上冲击数值模拟方法及其冲击特性进行了研究。通过合理的简化建立了机身段有限元模型,对有限元方法(FEM)、任意拉格朗日/欧拉方法(ALE)和光滑粒子方法(SPH)水体模型进行了研究,探讨了水体材料模型对机身段结构动态响应特性的影响。在7 m/s垂向冲击速度下,对比分析了水面和刚性地面情况下的机身段结构的耐撞性能。结果表明ALE方法具有最佳计算精度和计算效率。由于忽略了偏应力,采用空材料得到的机身结构响应与弹性流体和弹塑性水体材料有明显不同。在水上冲击过程中,由于水体耗散了大量冲击动能,因此机身加强框变形较小。机身底部蒙皮结构承受较大的均布载荷,因此蒙皮吸能结构吸收了较多的冲击动能,是最重要的吸能结构之一。相对于刚性地面,水面冲击情况下机身具有更小的加速度过载。在紧急迫降情况下,选择湖泊或者江河等水域作为迫降地点可以减小乘员承受加速度过载。     

LPG槽罐车泄漏爆炸数值模拟研究

为研究液化石油气(LPG)泄漏扩散及爆炸的危害及范围,采用Phast程序中的UDM模型对LPG泄漏爆炸进行数值模拟,首先通过事故案例验证Phast程序和UDM模型的可行性,而后分析泄漏孔径、环境因素等对扩散和爆炸影响范围等趋势。结果表明,LPG槽罐车泄漏孔径小,气体流速越小,越容易受到风速和天气情况的影响。孔径增大时,在上风向也有部分热辐射扩散,并且受到风速影响越小,扩散从5 cm椭圆形向下风向扩散,到15 cm近乎为以圆形扩散。喷射火的辐射能量大致呈抛物线形状;随着泄漏孔径的扩大,热辐射的峰值越大,影响范围越远。     

水下爆炸冲击波的数值模拟与试验研究

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对小当量TNT炸药在无限水域内爆炸进行数值模拟,并将数值计算结果与实验室内实测数据以及传统的经验公式计算结果进行对比。分析发现:用传统的经验公式计算小当量TNT炸药在水下爆炸时的爆炸冲击波压力峰值,与实测值相比存在较大误差;运用有限元显式动力分析方法计算得到的水下爆炸冲击波压力峰值与实测值相吻合,并且水下爆炸冲击波波形相近。对数值计算值进行拟合得到水下爆炸冲击波压力峰值的计算公式,可以对同等条件下的水下爆炸试验进行估算。     

基于不同算法的Ti/SS316爆炸焊接数值模拟研究

目的 研究不同基复板间隙对爆炸焊接质量的影响,对钛(Ti)/不锈钢(SS316)的爆炸焊接过程进行数值模拟研究。方法 利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合光滑粒子流体动力学-有限元耦合法(SPH-FEM耦合算法)和拉格朗日-欧拉耦合法(ALE算法),对钛(Ti)/不锈钢(SS316)爆炸焊接过程进行三维数值模拟,通过不同算法得到不同基复板间隙下的碰撞速度、碰撞压力及碰撞角,并将模拟结果与试验及理论计算结果进行对比。结果 当间隙为5、10、15 mm时,SPH-FEM耦合算法和ALE算法的复板碰撞速度均落在爆炸焊接窗口内,表明纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)均能成功实现焊接,没有脱落与鼓包。与SPH-FEM耦合算法相比,ALE算法下的碰撞速度、碰撞压力和碰撞角的模拟结果和理论计算结果更加吻合,可信度更高。结论 ALE算法的模拟结果与试验结果吻合,且与理论计算结果的误差更小,表明ALE算法用于纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)爆炸焊接是有效的。     

光纤探针型近场光镊光强分布特性的数值模拟

光纤探针型近场光镊是近场光学领域中的新型技术,因其可对纳米尺度微粒直接进行捕获和操纵而受到广泛关注,其光纤探针尖端的近场分布特性影响着纳米粒子捕获及操纵的成败探针金属膜外侧电磁场由光波在针尖小孔处衍射而成,根据夫朗和费衍射公式分析了圆形纳米小孔的光波衍射图样,运用时域有限差分法（FDTD）研究了均匀平面波垂直入射于镀膜光纤探针的近场分布,比较了不同锥角、不同出射孔径、不同金属膜厚度及不同入射波长的近场分布情况,并对不同情况下的通光效率进行了分析。通过对各参数的计算与比较,结果表明,当锥角越大、孔径越大、镀合适膜厚并且入射波长越小时,探针尖端的出射光强越大并具有较大的通光效率     

基于离散元方法的RDX-Al颗粒混合数值模拟分析

基于离散元方法,以旋转筒内RDX-Al二元颗粒体系的搅拌过程为研究对象进行模拟。采用离散元软件(EDEM),首先研究RDX-Al二元颗粒各自随转速的变化趋势,并进一步得出二元颗粒变化率的特点,做出分布上的拟合,得出最吻合模拟试验的函数为指数函数。然后,将旋转筒细分为多个单元空间,考察旋转轴与单元空间之间的距离对二元颗粒混合效果的影响。结果表明:单元空间离旋转轴越远,即旋转半径越大,颗粒之间的变化率也就越快,越容易达到均匀状态。最后,考察加入抄板的影响,结果表明:RDX-Al二元颗粒趋于的稳定值分别发生了改变。     

新型护栏型结构防爆墙设计与数值模拟

传统防爆墙主要依靠结构强度、延性和能量吸收来抵抗爆炸荷载,在设计时一般都体积庞大,不但增加建造成本,也不适合在城市地区应用,而且其抵抗重复爆炸荷载的能力较低。为了节省材料和建造成本,也为了更好的在城市地区应用,基于波的传播和干涉理论开发一种新型的防爆墙。通过在重要防爆区域放置护栏型结构柱,引起产生于相邻柱爆炸波的反射和折射以及反射和折射的相互作用,进而消减部分波能。运用AUTODYN-2D对护栏柱几何形状,间距,尺寸在减弱爆炸荷载的有效性方面进行了数值模拟。结果表明:新型护栏结构防爆墙可以有效地减少柱后的爆炸荷载,并且提出圆形和等腰之间三角形两种最有效的护栏柱配置方式。     

Numerical Simulation of Particle Saltation Process

A numerical model for simulation of particle single-step saltation was developed. The model includes drag force, shear lift force, rotational lift force, buoyancy force, added mass force, and torque. The governing equations were solved using the fourth-order Runge-Kutta scheme. The model was calibrated and verified using the experimental data. The computational results include particle trajectory, longitudinal velocity of particle and flow, relative velocity of particle and flow, dimensionless drag, and lift forces along the trajectory. Sensivity analysis was performed to determine the influence of various parameters. Saltation characteristics were also calculated for various Reynolds numbers in the range of 2.5 to 7.7. It was found that very close to the bed, drag force decreases as Reynolds number increases. An increase of about three times the Reynolds number has a decreasing effect of three times and two times on the drag and lift force, respectively. The influence of Reynolds number increase on the falling phase was less than that on the rising phase.     

小断面急倾斜天井VCR法一次爆破成井数值模拟研究

为研究小断面急倾斜天井VCR法一次爆破成井中的岩石夹制性问题,采用ANSYS/LS-DYNA3D非线性动力学有限元软件进行了小断面VCR法爆破成井的数值模拟。根据C·W利文斯顿球状药包理论,采用5孔布置、单孔中心掏槽、同分层中心孔与边孔不等高装药间隔起爆进行研究。通过对压力等值面云图和塑性应变场等值面分布云图的分析,得到药包起爆后应力传播规律和材料破坏特征。结合现场小断面急倾斜天井一次爆破成井试验,验证了同分层中心孔与边孔不等高装药间隔起爆对解决小断面急倾斜天井VCR法一次爆破成井所面临的岩石夹制性问题的可行性。     

异型防爆墙抗空气冲击波的数值模拟

通过对比广泛认可的空气冲击波计算经验公式,验证了运用动力有限元软件AUTODYN 2D进行数值模拟计算冲击波问题的可行性与准确性;运用AUTODYN 2D计算了4种不同形式防爆墙在相同爆源距时各防爆墙的抗冲击波能力,其次计算了随爆源距的减小各种防爆墙的冲击波超压峰值减弱率均值,并对比分析了其变化趋势,得出4种防爆墙中(b)、(c)、(d)型防爆墙的冲击波超压峰值减弱率均值是随爆源距的减小而递增的,防爆效果较好。     

异形纤维捕集颗粒过程的格子Boltzmann法数值模拟

为了探究异形纤维的截面形状和放置角度对捕集效率、系统压降及除尘器综合性能的影响,对布袋除尘器中三角形、十字形及三叶形3种异形纤维捕集颗粒的过程进行研究;采用格子Boltzmann-元胞自动机气-固两相流模型定量描述颗粒的运动过程,计算扩散、拦截及惯性碰撞3种捕集机制下纤维的捕集效率,并且与相同体积分数的圆柱纤维进行比较。结果表明:对于十字形和三叶形纤维,当长短轴比越大时,捕集效率也越大;对于拦截机制占主导时较难捕集的中等大小颗粒,三角形和三叶形纤维放置角度为60°时更有利于捕集。     

爆破切口高度对框架结构后坐影响的数值分析

以框架结构爆破后坐理论分析为指导,根据力学原理,提出爆破切口高度太大不利于楼房倒塌,并导出了框架结构爆破拆除的合理爆高。结合工程实例,利用ANSYS/LS-DYNA建立框架结构爆破倒塌的数值模型,其模拟结果与实际情况基本吻合,表明采用数值模拟方法预估楼房爆破后坐是可行的;通过对12层框架结构定向爆破的模拟分析,提出框架结构楼房爆破,要倾覆力矩大,产生后坐小,爆破切口高度应选择在框架结构重心H_0的1/2处;要使楼房爆破后坐小,后排立柱也要炸,爆高只需在后排立柱根部形成转动铰支即可;若后排立柱不炸,应削弱柱根强度,以确保楼体在柱根处形成转动铰支;为阻止楼房爆破时后坐,可在楼房后排立柱根部堆一定高度和强度土渣。     

高炉煤粉喷吹燃烧行为的数值模拟

为探究煤粉喷吹微观机理,分析煤粉喷吹行为规律及其它相态物料对其影响,采用计算流体动力学(CFD)技术对高炉内多相流动过程进行建模。以某1 750 m3炼铁高炉为研究对象,将喷入的煤粉作为粉相,计算得到典型炉况下多相态的温度、速度等物理量可视化结果,以及高煤比时炉内温度状态。实践运行与计算结果表明,适当调整布料结构、富氧量等因素,可进一步加大煤粉喷吹量,从而提高炉利用系数,降低焦比和生产成本。     

室内颗粒浓度分布的数值模拟

针对洁净室内气、固两相湍流运动,在不同送风条件下,采用离散相模型DPM对某6级洁净厂房进行数值模拟,得出室内工作区颗粒浓度分布情况。通过对结果的分析发现,合理的送风速度可以给工作区带来更好的洁净效果。