时序控制对强磁场耦合聚能射流过程的影响

基于改变时序控制的相关侵彻深度实验,对强磁场耦合聚能射流过程中的时序控制作用进行研究。采用两种不同结构的强磁体(Ⅰ型和Ⅱ型)进行相关实验研究,实验研究过程中,在其他条件不变的情况下,改变实验的时序控制,分析受强磁场作用后聚能射流的侵彻深度以及侵彻通道的孔形,研究相同电路结构、不同时序控制作用下强磁场对聚能射流稳定性的影响。研究结果表明：时序控制是强磁场耦合聚能射流过程中的重要影响因素之一;由于聚能射流的主要侵彻能力集中在中前段,通过时序控制,使强磁场充分与聚能射流中前部发生作用,能有效地提高聚能射流侵彻效能;对于Ⅰ型强磁体,通过时序调整,56 mm聚能装药形成的射流侵彻能力由初始增加1.7%提高到增加32.8%;对于Ⅱ型强磁体,由初始增加1.6%提高到增加69.4%.     

磁场抑制聚能射流颗粒翻转研究

通过分析磁场与聚能射流的耦合作用过程,在断裂射流颗粒发生小角度翻转的情况下,建立了当有磁场存在时聚能射流颗粒的翻转运动方程。在此基础上,采用电磁场Ansoft Maxwell分析软件仿真的方法研究了翻转射流颗粒在磁场中所受力以及力矩特性,并对结果进行了实验验证。研究结果表明：聚能射流颗粒在强磁场中的翻转运动方程能较好地描述磁场对其翻转的抑制过程,数值模拟所得射流颗粒的受力以及力矩进一步反映磁场对翻转射流颗粒的抑制特性。实验结果验证了杵体在磁场的作用下,其翻转受到修正和抑制,最终其轴线基本与射流侵彻通道轴线一致。     

基于改进SDM模型的聚能射流侵彻混凝土介质孔型计算

在计算聚能射流侵彻的SDM模型中假设了射流是同时断裂的以及断裂后射流直径是相等的,这与实际射流形态存在很大的差异.文中对这两个假设进行了改进,假设射流不是同时断裂,而是与射流的运动时间存在一定的关系,因此射流在断裂时的直径也不相等.根据改进的SDM模型推导了聚能射流侵彻孔的孔深和直径的计算模型,最后对某一聚能装药侵彻混凝土介质进行了计算,计算结果与实验吻合较好.     

药型罩预加热对聚能射流侵彻能力的影响

从理论上分析药型罩预加热对聚能射流侵彻能力的影响,对塑性断裂的聚能射流而言,预加热药型罩可以有效增加射流长度从而提高其穿深。通过计算结果与实验数据的比较得出限制药型罩预加热参数的两个方面:炸药热爆炸的可能性及聚能射流的过度软化导致由塑性断裂转变为体积性破坏,并得到预加热药型罩提高聚能射流侵彻能力的绝对上限。     

炸高对环形聚能射流侵彻特性的研究

为研究炸高对环形聚能射流侵彻特性的影响,采用LS-DYNA有限元程序及Lagrangian-Eulerian流固耦合算法,对截面对称的小口径环形聚能切割器在不同炸高条件下射流成形及侵彻靶板的物理过程进行数值模拟,重点讨论炸高对切口对称性及侵彻深度的影响。数值模拟结果表明:在侵彻过程的3个阶段,射流依次经历了头部射流垂直侵彻、杵体偏向内壁运动、杵体偏向外壁运动的形态变化;随炸高增大,射流和杵体的偏离越明显,切口越不对称,切口截面形状依次为"漏斗形"、"葫芦形"、"椭圆形";基于工程实际运用,可选取射流发生二次断裂的位置作为最佳炸高。     

活性药型罩聚能装药侵彻爆燃试验及耦合作用机理分析

为研究氟聚物基活性药型罩聚能装药对钢靶的侵彻爆燃行为及耦合作用机理，开展配方为质量分数73.5%聚四氟乙烯(PTFE)/26.5%Al活性药型罩聚能装药作用钢靶静爆实验，获得炸高对侵彻深度、侵彻孔径、钢靶爆裂行为影响特性。实验结果表明，活性药型罩聚能装药炸高在0.35～1.00倍装药直径范围内，对钢靶侵爆耦合毁伤效应最为显著。结合准定常理想不可压缩流体力学理论，引入活性射流反应延迟时间，给出活性射流侵彻深度与反应延迟时间函数关系，建立活性射流侵孔内有效质量模型；基于修正的伯努利方程，结合活性射流内爆特性，发展活性射流侵孔孔径理论模型；结合圆筒破坏理论提出活性射流侵爆耦合作用下钢靶爆裂行为判断方法。理论模型定量化描述了活性射流对钢靶的侵爆行为，揭示了破甲终止后活性射流内爆超压导致的扩孔与钢靶爆裂机理。     

磁场抑制断裂聚能射流颗粒翻转试验研究与数值模拟

为了研究磁场对翻转射流颗粒的抑制和修正问题,分析了断裂聚能射流颗粒与外加磁场的相互作用过程,使用装药直径为56 mm的成型装药在490 mm和650 mm 2种炸高下进行了磁场与聚能射流相互作用的试验研究,利用Ansoft Maxwell电磁分析软件,对不同初始翻转角度的聚能射流颗粒在外加磁场中的受力以及力矩情况进行了数值仿真,仿真和试验吻合较好。仿真结果表明,磁场对翻转射流颗粒具有抑制和修正作用,初始翻转角度对射流颗粒的受力以及力矩有较大影响; 材料的电阻率在聚能射流颗粒与强磁场相互作用过程中有很大的影响。     

炸高对线型聚能切割器切割深度影响的数值分析

根据聚能装药射流形成和断裂原理,使用autodyn2d对线型聚能切割器侵彻靶板的物理过程进行了数值仿真.针对不同炸高的4组模犁,详细讨论了炸高对射流侵彻能力的影响.研究结果表明:小炸高下,影响射流侵彻能力的主要因素是靶板阻碍了药型罩后部的压垮;大炸高下,射流与靶板的作用存在着二次侵彻的现象,具体侵彻效果与炸高有关.从工程目的出发,可以选取射流头部第2次断裂时所处的位置为有利炸高.     

大锥角聚能装药射流形成及对钢靶侵彻的数值模拟

为了研究大锥角聚能装药射流形成和对钢靶侵彻过程中的一些特性,采用AUTODYN软件,对锥角聚能装药射流形成及侵彻钢靶过程进行了数值模拟。模拟结果表明:大锥角聚能射流是药型罩在爆轰波的作用下向后反转形成的漏斗型密实射流,其在飞行过程中,速度基本保持不变,而在侵彻钢靶时,侵彻速度和动能都迅速下降,直到再也不能侵彻钢靶为止。将数值模拟结果与实验结果进行了对比分析表明:数值模拟结果与实验结果相一致。     

不同炸药及装药高度对聚能射流侵彻性能的影响

为研究不同炸药及装药高度对聚能射流侵彻性能的影响,分析不同炸药及装药高度对聚能射流侵彻性能的影响.通过 TrueGrid 建模,LS-DYNA 数值模拟计算,对在同一装药直径、装药高度时,不同炸药对聚能射流头部速度、侵彻后效靶板的能力进行对比;比较在同一装药直径、同种炸药时,不同装药高度对聚能射流头部速度、侵彻后效靶板的能力.仿真结果表明:奥克托今炸药压垮药型罩形成的聚能射流头部速度最大,侵彻后效靶板能力最强;装药高度的变化对奥克托今炸药压垮药型罩形成的聚能射流的头部速度,侵彻后效靶板的能力影响不明显.该研究结果对聚能装药设计具有一定参考价值.     

与燃气射流耦合的易裂后盖开启过程数值分析

对于采用易裂盖的箱式发射系统,后盖开启过程与燃气射流流场相互影响。为了研究易裂后盖的开启过程,使用基于光滑方法和重构方法的动网格技术,将后盖裂片运动过程与燃气射流流场耦合,对整个开盖过程进行了仿真计算。得到了起始冲击波的作用过程以及发射箱内各监测点的压强曲线,并分析了燃气射流对后盖裂片的冲击作用以及对其运动过程产生的影响。结果表明,与非耦合工况的计算结果进行对比,耦合工况的结果更接近于实验数据。随着后盖裂片转动角度的不断增大,旋转力矩逐渐减小,裂片的转动速度经历了先快速上升、后缓慢下降的过程。     

弹丸倾斜入射时40CrNi2Mo钢抗弹性能研究

为了研究弹丸倾斜入射时抗拉强度对钢板抗弹性能的影响,利用12.7mm穿甲燃烧弹对18mm厚不同抗拉强度的40CrNi2Mo钢板进行抗弹性能测试。观察钢板以不同倾斜角度放置时出现的损伤形貌,评定了安全角,并测量背凸高度,弹坑长度和深度,分析不同抗拉强度钢板在倾斜入射时的穿甲机理。结果表明,安全角随着抗拉强度的升高,呈现非单调变化的趋势。抗拉强度在1470MPa以下的钢板被倾斜击穿时,弹丸动能的大部分消耗在开坑和塑性扩孔阶段,安全角随抗拉强度升高而减小。抗拉强度超过1700MPa的钢板,其击穿弹坑仅有开坑区和冲塞破坏区,安全角再次随着抗拉强度的升高而减小。     

聚能射流对间隔靶板的侵彻深度模型及数值模拟研究

建立聚能装药射流垂直/斜侵彻间隔靶板的深度公式,完善聚能射流对间隔靶板的侵彻深度模型。并对其侵彻间隔钢靶板过程进行数值模拟,分析聚能射流和间隔钢靶板的形貌,说明间隔钢靶板法线与聚能射流夹角对射流干扰影响的基本规律,即夹角越大干扰效果越明显。当间隔钢靶板法线与聚能射流夹角为0°和60°时,聚能射流侵彻深度的理论和数值模拟结果基本一致,说明聚能射流侵彻间隔靶板的深度模型基本正确。     

引信用磁耦合谐振系统复杂环境能量损耗分析

针对复杂铁磁环境中磁耦合谐振装定系统无法有效工作的问题,基于电磁准静态场基本理论,推导磁耦合谐振装定系统涡流损耗解析表达式,分析该系统能量传输的影响因素。对不同介质环境中的装定系统进行数值模拟和实验研究,研究结果表明：理论分析与数值计算、实验结果趋于一致;涡流损耗为该系统不能正常工作的主要原因,且与系统的谐振频率、介质材料的磁导率和电导率相关;若在钢介质的开槽间隙中加入铁氧体磁环,装定系统20 ms后可以正常工作,能满足引信的装定要求;该结论对磁耦合谐振装定系统在复杂环境下的工程化设计提供参考。     

射流斜侵彻陶瓷复合装甲的数值模拟和实验研究

采用ALE算法对射流斜侵彻陶瓷复合装甲的过程进行了模拟研究。通过研究不同靶板倾角和不同陶瓷厚度下射流斜侵彻的剩余速度．得到了射流剩余速度随装甲倾角和陶瓷厚度变化的曲线．陶瓷复合装甲的抗射流斜侵彻能力随装甲倾角和厚度的增加而增强。实验验证表明，射流斜侵彻陶瓷复合装甲的剩余速度数值计算基本一致，其斜侵彻形态也基本相同。     

减压条件下竖直边界附近气泡动力学行为数值与实验研究

为深入探究气泡与边界的相互作用规律,设计了减压条件下气泡动力学实验方法,并基于势流理论,建立气泡与壁面相互作用的三维数值模型。将计算值与实验结果进行对比发现,二者吻合较好,数值模型可以较好地模拟气泡在第一周期与边界的相互作用。此外,开展减压电火花实验产生大尺度的气泡,研究气泡第一周期以后气泡与壁面的相互作用,得到计及浮力影响的气泡射流后形成环状气泡的运动形态,以及气泡射流角度随距离参数和浮力参数的变化规律,为气泡对结构的毁伤研究提供可行的数值和实验方法。     

电磁轨道炮瞬态磁场测量与数值模拟

为研究电磁轨道炮的磁场特性,建立三维瞬态电磁场计算模型,采用时域有限元/边界元耦合方法进行求解,获得了电枢的膛内运动过程,以及电流密度和磁通密度的时空分布,讨论电枢与轨道间的滑动电接触在电流扩散过程中产生的速度趋肤效应。在发射实验中,用B探针测量电枢运动及磁场,分析了发射过程中的瞬态磁场变化特点,与数值模拟结果进行对比,验证了电磁轨道炮三维瞬态电磁场计算模型的有效性。