某微型离心压气机的流场计算与分析

以某微型离心压气机为例,利用UG软件对该压气机进行建模,使用NUMECA87.3软件进行数值模拟计算,获得了压气机的流场分布情况,主要包含压力场分布参数和速度场分布参数。将计算得到的结果与压气机实际的试验结果进行对比分析,结果表明,数值模拟计算方法得到的数据与试验结果接近,说明网格划分较合理,流场的边界条件选取符合客观规律,计算方法合理可行,通过对数值模拟计算得到的离心压气机的特性规律及主要性能参数进行分析,为离心压气机后续的改进设计提供理论依据。     

药型罩壁厚变化率对破甲威力影响的研究

利用AUTODYN-2D有限元分析软件,对不同壁厚变化率的药型罩形成的射流进行数值模拟,选取其中典型的模型进行试验验证,模拟结果与试验数据基本吻合。通过数值模拟计算和验证试验重点分析了药型罩壁厚变化率对破甲威力的影响规律。研究结果表明:随着药型罩壁厚变化率的增大,射流头部速度和速度梯度也随之增大,射流容易出现拉断现象,不利于提高破甲威力。     

基于不同方法的战斗部剩余速度评估结果差异规律

为探索战斗部剩余速度的评估方法,采用不同方法的战斗部剩余速度评估结果差异规律。分别使用贝尔金公式和数值方法对半穿甲战斗部侵彻钢甲的剩余速度进行计算,得到初始侵彻速度介于0.25~3.0 Ma范围内半穿甲战斗部的多组剩余速度值,总结出其内在规律,并通过该战斗部侵彻钢板的实物试验验证该差异规律结论的正确性。同时,对具有不同弹形的另2种战斗部侵彻钢甲的剩余速度进行贝尔金公式和数值仿真计算,与实物试验结果对比表明,同样符合该差异规律结论。     

基于ALE算法的爆破战斗部爆炸效应数值模拟研究

采用Arib itrary Lagrange-Eu ler(ALE)算法对爆破战斗部在空气中的爆炸效应进行了数值模拟研究。在建模过程中,炸药采用ALE单元,壳体采用Lagrange单元,空气采用Eu ler单元,同时建立炸药产物在其中流动的ALE初始空间网格,炸药和初始空间网格之间采用共用节点连接,炸药、壳体与空气网格之间定义耦合。计算得到了爆炸产物的飞散特性、压力场的分布规律和距爆心不同距离处的爆炸超压值。进行了地面试验验证,通过对比分析表明,模拟结果与试验结果之间的相对误差小于10%。     

一种小型炸药驱动飞片装置的试验与数值模拟研究

设计了一种速度可调的小型炸药驱动飞片装置,进行了不同密度的PETN炸药驱动飞片实验,利用VISAR激光速度干涉仪测量了飞片速度历程;采用VLW状态方程计算了PETN炸药不同密度的JWL状态方程,得到了JWL状态方程参数,进而通过显式动力学有限元程序Ansys/Ls-dyna模拟计算出飞片速度,其结果与试验结果基本吻合,验证了通过数值模拟计算飞片起爆速度的可行性;得到了飞片起爆速度与炸药密度的关系,飞片起爆速度可在2660～3150m.s-1之间调节,对应压力范围为54～86GPa。     

空中气压环境对爆炸冲击波的影响研究

为获取不同气压环境下的爆炸冲击波传播规律,实现对不同气压环境下的爆炸冲击波性能快速预估,采用非线性动力学软件AUTODYN进行数值模拟,对数据进行分析与拟合,并通过低气压环境冲击波传播试验对拟合公式进行精度验证。结果表明：在同一对比距离下,冲击波超压峰值随着大气压力降低显著下降,低气压环境不利于冲击波的正常传播;基于数值模拟结果拟合考虑大气压力和温度效应的计算模型,对比试验结果,拟合公式计算误差小于15.0%,平均误差小于±7.8%。     

掩体内火炮射击炮ロ冲击波分布规律的试验研究与分析

通过试验研究和数值计算分析，对某加农炮在掩体内射击时炮口冲击波分布规律进行了研究，得到了不同覆土情况下结构内各测点超压和噪声变化情况，给出了不同开口宽度射击时炮口冲击波在结构内压力分布曲线，并对试验结果和数值计算结果进行了分析比较。     

中心孔对聚能装药成形的影响

为了研究中心孔对聚能装药成形的影响,利用ANSYS/LS-DYNA软件对中心带孔聚能装药的成形过程进行数值模拟研究,研究了其成形过程,并分析了不同的中心孔直径对侵彻体成形情况和性能的影响。研究结果表明:当中心孔直径为装药直径的15%~20%时,在三倍装药直径距离处,侵彻体头部速度明显提高,侵彻体外形良好,其中,中心孔直径为装药直径的15%,头部速度最高,外形最好。     

聚能射流引爆带壳炸药数值模拟研究

利用非线性有限元程序LS-DYNA中的ALE算法对聚能射流的成型、冲击引爆带壳炸药作用过程进行了数值模拟研究.根据计算结果获取了聚能射流在任意时刻的速度、直径等形体参数,并得到了该射流对带壳炸药的引爆过程参数.通过与试验结果相比较,证明了数值模拟计算结果的正确性.为聚能装药作用过程分析提供了一种高效的设计方法.     

高强度钢壳体战斗部爆炸破碎无网格法数值仿真

为研究高强度钢壳体战斗部破碎过程及质量和速度分布特征的数值仿真方法,以"飞鱼"导弹战斗部为例,壳体采用光滑粒子动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法进行战斗部爆炸驱动壳体膨胀及破碎过程的数值仿真,炸药采用Lagrange单元,壳体和端盖采用SPH单元,进行Lagrange与SPH算法耦合实现炸药爆炸驱动壳体破碎。通过选取不同尺寸的SPH粒子分别进行计算,获得破片数随SPH粒子尺寸变化的规律以及战斗部爆炸形成破片的质量与速度分布特征,并对比传统Mott公式和Gurney公式的工程计算结果,得到SPH粒子尺寸为0.25 cm时所建立的仿真模型与工程计算较为吻合。采用经过工程计算验证过的模型进行仿真计算,获得爆炸载荷作用下战斗部壳体各段与端盖的质量和速度分布规律、每个破片的质量与速度分布以及各段形成破片的飞散方向与飞散角。     

超声速双轨火箭橇系统两级减振与分析

针对刚性双轨火箭橇无法满足导弹控制装置在马赫数为2条件下的力学环境试验要求,分析了刚性双轨火箭橇的振动数据和特性,发现火箭橇振动响应与运行速度强相关,振动均方根随速度的增加呈非线性增加趋势,火箭橇刚度越大,振动响应越大,当速度为900 m/s时,刚性火箭橇振动响应均方根值达到120g,火箭橇试验中产生的振动表现为随机振动,频带范围覆盖了5～2 000 Hz,且低频振动十分剧烈。根据火箭橇的振动特性,将天然橡胶与滑靴一体化融合设计为减振滑靴,减小滑靴刚度,从而降低由靴轨冲击碰撞引起的振动,实现了火箭橇振源处的一级减振,在被试品与橇体接口处采用硅橡胶实现二级减振。通过动态特性响应仿真、振动台试验、橇轨耦合动力学计算和火箭橇试验进行了验证。研究结果表明:双轨火箭橇通过两级减振后,从振源和传递路径两方面将侧、竖向振动过载控制在了12g内,并实现了100～2 000 Hz内宽频域段减振,被试品侧、竖向减振效率分别达到52%和70%,能够为导引头类火箭橇试验提供验证技术支撑。     

动能杆定向抛撒散布场仿真

在对目前的新概念定向动能杆反导战斗部作用机理研究分析基础上，利用动能杆条定向抛撒速度及散布规律的工程计算模型进行数值模拟，并与有关文献试验结果相对比，结果表明该计算模型能为工程设计提供帮助。运用该计算模型，采用Shot-Line模型和虚拟现实编程技术，对杆条散布场进行了三维仿真。     

方形坑道内爆炸冲击波传播规律

为研究方形坑道内的爆炸冲击波传播规律,开展了1.00,3.25 kg和10.28 kg三种质量的梯恩梯(TNT)药柱坑道内爆炸试验,记录了不同距离处的冲击波压力曲线,得到了冲击波到达时间、超压峰值、冲量等参量。结果表明,坑道内爆炸冲击波的传播分为三个阶段:自由场球面波传播、一维平面波传播和二者之间过渡阶段;除临近爆心处之外,超压峰值满足立方根比例定律,拟合得到了计算偏差不大于10%的超压峰值计算经验公式,冲量不满足立方根比例定律。     

两种混凝土抗常规弹丸侵彻特性分析

为研究钢纤维混凝土与普通混凝土抗弹丸侵彻性能的异同之处,利用别列赞公式对Φ37mm弹丸侵彻两种混凝土靶弹道试验数据进行了拟合、分析。并基于LS-DYNA3D有限元程序,引人Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型以描述混凝土材料的非线性变形及断裂特性,对弹丸侵彻两种混凝土靶进行了三维数值模拟计算,得到了侵彻过程中的主要物理图像和数据,进而对计算结果进行了分析讨论。研究表明,与混凝土相比,钢纤维混凝土抗侵彻能力的提高是由材料抗压强度及抗冲击韧性提高共同作用的结果。     

高聚物粘结炸药Steven试验低速撞击破坏和点火的数值模拟

建立了Steven撞击试验有限元计算模型。采用热力耦合模型和Arrhenius方程描述炸药的热反应,用节点分离方法模拟炸药的破坏,对不同形状弹头低速撞击高聚物粘结炸药的响应过程进行了数值模拟研究。计算得到的破坏模式、点火区域和点火阀值速度与试验结果吻合较好。分析了弹头形状对炸药受力和反应的影响。计算结果表明,弹头形状会影响炸药的受力,从而导致炸药的点火阀值速度和点火位置的不同。     

云爆装置初始作用过程数值模拟

为了研究云爆装置结构对云雾形状的影响,应用流固耦合算法对其初始的作用过程进行了模拟计算;得到了壳体的变形速度分布规律、壳体最初破裂位置、时间及破裂形状等.模拟结果与试验得到的云雾初期形状相吻合,通过模拟计算能够预示该结构产生的云雾形状,可为云爆武器的结构设计提供参考依据.     

射表编拟中弹丸气动力特性数值模拟技术

为求解射表编拟中弹道计算所需的弹丸空气动力系数,采用有限容积法求解N-S方程、S-A湍流模型并考虑具体边界条件,借助FLUENT模拟弹丸外流场.对某型榴弹实现了流场模拟,得到了攻角为0°、4°、8°和马赫数为0.6~2.1时的弹丸阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数.通过该弹气动力系数数值模拟计算值与雷达数据提取值、工程计算值、纸靶试验值进行比较,表明数值模拟得到的曲线规律较好.在此基础上,采用阻力、升力符合系数修正方法,实现了数值结果在射表编拟中的应用,且精度满足射表编拟等弹道计算应用的需要.     

反机场弹药斜侵彻多层介质靶的三维数值仿真

用AUTODYN-3D动力学软件对动能弹斜侵彻混凝土等多层介质靶问题作数值仿真研究．对某反机场子弹药以不同速度、不同入射角条件,斜侵彻机场跑道多层介质靶进行了模拟计算,计算结果如侵彻深度、侵彻过载、跳弹情况等符合一般规律,对子弹药着速和入射角的控制、弹体结构设计、装药设计、引信设计等方面提供设计参考．     

内爆炸条件下钢筋混凝土表面鼓包的试验观测和数值分析

对内爆炸条件下钢筋混凝土表面鼓包运动规律进行研究。采用高速运动分析系统记录试件的表面鼓包运动,得到表面鼓包形状、中心位移和速度曲线。应用LS-DYNA程序,建立分离式钢筋混凝土模型,使用流体—固体耦合方法对表面鼓包运动进行数值计算。试验结果表明,表面鼓包速度主要受爆轰气体压力载荷控制,应力波使材料产生初期裂纹,同时试件漏斗坑形状呈阶梯型。数值模拟所得到的表面鼓包运动过程和破坏形貌与试验结果相比吻合较好。     

HNS-Ⅳ炸药JWL状态方程研究

为了研究HNS-Ⅳ炸药在小尺寸下爆轰产物状态方程,采用Φ10mm直径小圆筒试验研究了HNS-Ⅳ炸药的做功能力,获得了圆筒壁膨胀位移、速度与时间的关系;利用非线性有限元动力学程序Ansys/Ls-Dyna,对圆筒试验进行了数值模拟;通过与试验结果相比较,得到了HNS-Ⅳ炸药爆轰产物JWL状态方程参数;采用双灵敏度激光速度干涉仪(VISAR)测量了HNS-Ⅳ炸药的平面一维爆轰驱动飞片的速度历程,并进行了数值模拟计算,从而验证了HNS-Ⅳ炸药爆轰产物状态方程的有效性。