双层反应装甲干扰射流影响因素分析

通过对双层反应装甲与射流作用过程进行分析和数值模拟,得到双层反应装甲飞板飞散及与射流作用物理过程,通过模拟结果与物理实验比较可知,数值模拟过程基本正确.同时,利用ANSYS-DYNA针对双层反应装甲不同结构参数与射流作用过程进行数值模拟,分析双层反应装甲两组件距离、与主靶板距离及两组件的夹角对干扰射流的影响,从而为双层反应装甲结构改进及设计优化提供理论参考.     

合成射流影响因素

在综合国外大量实验和数值模拟数据的基础上 ,对影响合成射流特性的驱动因素、结构因素进行了分析和总结 ,并且通过数值模拟的方法对雷诺数以及斯托罗哈数对合成射流的影响进行了研究。获得了反映合成射流激励器特征的函数关系式 ,为激励器的初步设计提供指导     

结构参数对聚能射流侵彻性能的影响

聚能射流的侵彻能力主要由药型罩锥角角度(α)、药型罩厚度(β)、装药长径比(γ)以及装药外壳厚度(d)4个因素共同决定,为提高射流侵彻效能,对装药结构进行设计时,需要综合考虑各因素对侵彻效能的影响程度。对不同装药结构形成射流的过程进行数值模拟,取1.5倍炸高位置处的射流头部剩余速度以及射流有效长度作为评判射流侵彻能力的依据,对上述4个因素进行正交试验设计,研究各因素影响程度大小。开展射流侵彻靶板的试验,验证仿真方法的正确性。各因素对射流头部速度影响的主次顺序为：β>α>d>γ;对射流有效长度影响的主次顺序为：α>β>d>γ。研究结果可为聚能装药结构设计提供参考,可按各参数影响程度大小对装药结构进行设计。     

新型人工淹没水射流喷嘴流场数值模拟与结构优化

为了扩展淹没型空化水射流的应用场所,同时扩大其有效靶距范围,设计了一种新型人工淹没水射流喷嘴,利用Fluent软件对喷嘴内部流场进行了数值模拟,并以气含率和气相体积为评价指标对喷嘴结构参数进行了优化。结果表明:所设计的喷嘴能够有效产生空化,空化主要在射流与伴随流之间的剪切层产生;喷嘴的结构参数对空化影响较大,内喷嘴圆柱段长度为4 mm,直径为2 mm,扩散段角为20°,外喷嘴直径为16 mm时,射流的空化效果较好。     

新型聚能装药球缺药型罩的优化设计

针对现代战场复杂多样的军事目标,提出一种具有多种毁伤模式的新型聚能装药战斗部,根据目标类别可选择地以最佳方式进行毁伤。采用LSDYNA-2D有限元仿真软件,对新型聚能装药进行数值模拟,探究药型罩材料、结构参数(曲率和壁厚)对新型聚能装药性能规律的具体影响,并优化设计球缺药型罩。研究结果表明：数值模拟结果与文献[17]中的试验数据有较好的一致性;新型聚能装药结构中的辅助装置,能使EFP(爆炸成形弹丸)转化成JPC(杆式射流)或JET(射流),实现了毁伤元间的转换;球缺曲率R=2D(装药直径)为新型聚能装药结构形成JPC(杆式射流)或JET(射流)的临界值。当球缺药型罩曲率R<2D(装药直径),新型聚能装药会形成JPC,球缺曲率R≥2D时,则形成JET;优化设计球缺药型罩的材料与结构参数为：球缺曲率R=2.5D、厚度h=0.033D、药型罩材料为铜。此条件下,侵彻深度S达到最大值292.1 mm,约为5倍装药直径。     

截顶式聚能装药战斗部射流成形规律研究

以Φ88 mm装药直径直锥式聚能战斗部为设计参照,采用数值模拟方法对比了无截顶和有截顶聚能装药战斗部的爆轰波传播规律和射流成形特征,揭示了截顶式聚能装药战斗部的射流成形机理.在此基础上,通过改变截顶直径和厚度,计算了25个工况的截顶式聚能装药结构射流成形过程,分析了截顶结构参数对截顶式聚能装药射流长度和头部速度的影响规...     

超聚能战斗部结构优化数值模拟

针对现有的截顶型超聚能射流构型。采用正交设计优化方法,将现有的圆板型辅助药型罩的4个尺寸设为参量,并选取5个水平因子,根据正交实验设计表分别进行数值仿真实验,确定了优化后的结构参数。对优化前后的超聚能射流形成过程中的爆轰波传播变化情况进行分析,发现优化后的轴线处的药型罩压合压力大于现有截顶型超聚能结构;对25组实验数据进行因子方差齐性分析,得出各因子对超聚能射流的影响规律,并进行线性回归方程的拟合运算,得到超聚能射流成型的预测公式。最后将优化后的射流形成过程的数值模拟实验进行数据提取,经比对分析,所得到的线性回归方程与数值模拟结果基本一致,该研究对于超聚能装药结构设计具有一定的参考价值。     

空化射流实验研究

空化水射流技术是将空化作用引入到高压水射流而形成的一种新型高压水射流技术,在同等条件下,空化射流相对于普通高压水射流具有破碎和切割能力更高的特点。通过数值模拟和实验方法对空化技术进行研究,进行了喷嘴流场的数值模拟计算,设计了空化射流实验装置及空化喷嘴。以生锈铁板为研究对象,分别进行了喷嘴型号、打击时间、入口压力、靶距和扩散段长度的空化射流打击效果对比实验,研究了空化参数对空化效果的影响。实验结果表明角形喷嘴进行淹没射流的空化效果较好,空化射流除锈具有最优打击时间。不同的入口压力对应不同的最佳靶距。     

固体火箭发动机二次喷射控制矢量喷管流场仿真

采用基于Favre平均的三维N-S方程和k-ε湍流模型对固体火箭发动机二次喷射推力矢量喷管复杂干扰内流场进行数值模拟。空间上采用三阶精度差分格式进行求解,时间上采用隐式Jacobi点迭代方法进行迭代推进,直至流场收敛。数值模拟得到矢量喷管二次射流的激波系结构,以及复杂的主/次流干扰流动图像。二次喷射流场包含复杂的涡系结构和波系结构,还存在着边界层与激波的相互干扰、自由剪切层、激波、膨胀波和大尺寸分离。数值模拟还表明,高温燃气射流导致喷射孔附近喷管壁面处的温度相当高,需采取相应的热防护措施。     

多喷管超声速射流噪声的实验及数值模拟研究

为分析多喷管超声速燃气射流的噪声特性,对四喷管射流进行了实验和数值模拟研究。数值仿真采用大涡模拟结合Ffowcs Williams&Hawkings声学模型计算四喷管射流噪声,并与实验测量的噪声结果相对比以验证数值计算方法的可靠性。结果表明,仿真结果与实验结果变化趋势一致,其中远离地面的测点的总声压级与实验值相对误差为1.2%左右,验证了所采用的数值方法可准确预测多喷管超声速射流噪声;在高度欠膨胀状态下,四喷管的四束射流间存在相互干扰,并在四束射流合并后流动迅速转变为湍流状态;射流下游的大尺度湍流混合噪声是四喷管射流噪声的主要来源,总声压级沿射流方向最大。研究结果可为超声速喷管及其降噪方案设计提供参考。     

修正的响应面方法优化螺栓法兰连接结构几何参数

采用响应面法对螺栓法兰连接进行优化设计时,考虑到经典响应面模型的局限性,在获得结构优化参数与响应指标内在联系的基础上,提出了修正响应面模型;设计了数值试验并对比了数值试验值与前述两种响应面模型预测值,结果表明修正响应面模型的预测值不仅误差相对比较均匀,且最大误差绝对值要明显小于经典响应面模型的相应值。采用遗传算法对修正响应面模型进行了以法兰质量最轻为优化目标的参数优化,取得了比较理想的优化结果。     

轴对称淹没水射流喷管内外紊流流场数值模拟

利用淹没水射流可对有机物进行降解.为研究淹没水射流降解的流场特性,根据轴对称淹没水射流撞击靶件的条件建立了物理模型,选用κ-ε紊流模型采用SIMPLEC算法进行数值计算.计算结果表明,流场存在射流区、漫流区、撞击区和漩涡区:射流区离靶件较远的部分同自由射流结构相似;靶件冲击面上压力分布近似的呈正态分布.对物理模型进行适当的改进并进行模拟,其结果同相应的实验数据相吻合,验证了本模型的可行性和计算结果的正确性.     

受限空间雾化射流降温与加湿作用数值分析

以雾化射流预防、控制受限空间内油气热安全事故为工程背景,综合可压缩流场控制方程、k-ε湍流模型、粒子动力学模型与相变传热模型,构建了描述受限空间内雾化射流降温与加湿作用的数值分析模型。借助Fluent流体动力学仿真软件,以1 600 mm×200 mm二维狭长受限空间中不同工况的雾化射流为算例,对雾化射流降温与加湿过程进行了数值模拟,并探讨了雾化射流流量与粒径的不同对上述作用的影响。所得结果为进一步探究雾化射流降温与加湿行为,推进雾化射流在热安全防护领域的工程应用提供借鉴和参考。     

不同射流状态下射流气体与高超声速主流相互作用影响

为研究不同射流状态对高超声速飞行器气动加热的影响,对高超声速来流条件下方孔和圆孔横向射流模型进行数值模拟,讨论射流压强、射流速度及射流方向对主流流场的影响,得到了不同射流状态下流场结构、壁面温度热流分布及壁面中心线温度热流变化。结果表明:射流在一定程度上能缓解壁面气动加热情况,壁面引射效果更好,壁面引射速度1 m·s~(-1)时壁面热流降低接近三分之二。在高速(Ma1)射流情况下,适当增大压强和速度,均会使得射流下游的冷却效果加强;在中低速(Ma0.6)射流情况下,射流基本上不改变主流流场而在边界层内流动,流速越大,冷却范围越大,冷却效果也相对较好。射流方向与主流方向夹角为锐角时,利于射流孔下游降温;夹角为钝角时,利于射流孔上游降温。     

热射流起爆过程的数值模拟

采用改进的化学非平衡流解耦方法处理Euler反应流方程,并以H2/air 9组分21方程模型对竖直喷注的热射流起爆过程进行了二维数值模拟。对流项采用五阶WENO离散格式,时间推进采用二阶Runge-Kutta方法。详细分析了热射流以不同速度、入射位置、入射宽度和入射倾角喷射时在爆震管内形成的流场,总结了射流参数状态影响起爆的一般规律;解释了激波、火焰的相互作用对"热点"的形成以及转变为爆震的影响,特别是激波反射对"热点"形成的促进作用。结果表明,爆震波通常由火焰面和固壁附近狭长未燃区域中的"热点"产生。"热点"向爆震波发展的过程是过驱爆震阶段,存在三波结构。为了实现快速起爆,应当增大射流入射速度、贴近侧壁并以适当入射角度喷射热射流。     

有限质量降落伞充气动力学数值模拟

为研究空投任务中降落伞有限质量充气过程的动力学行为,基于罚函数耦合方法和网格自适应技术分析了降落伞柔性结构与周围不可压缩流场的流固耦合特性。数值模拟开伞过程伞衣三维外形变化,获得降落伞系统下落速度、阻力面积等参数;对比分析初始投放速度对降落伞开伞时间、伞衣阻力面积的影响;通过试验数据对比分析开伞力变化。计算结果表明,该方法可以有效模拟降落伞系统有限质量充气过程的动力学特性,仿真结果与试验结果相符。     

杆式射流侵彻45钢靶数值分析及试验研究

杆式射流的毁伤效能与侵彻穿深和侵彻孔径紧密相关。为解决大穿深小孔径而导致后效毁伤下降的问题,采用LS-DYNA对战斗部威力进行数值仿真,以药型罩壁厚和罩高为主要变量对聚能装药战斗部结构进行一次优化,综合考虑典型装甲目标防护能力,选出一个最优的穿深和孔径匹配方案,并以此方案为基准方案进行二次优化,得到一种等壁厚球缺紫铜药型罩优化方案,并进行静爆试验对最终优化方案的仿真精度进行验证。实验结果表明,最终优化方案的杆式射流侵彻体对45钢的侵彻深度为121 mm,入孔直径为26.3 mm,出孔直径为21.8 mm,后效靶毁伤严重,杆式射流侵彻体和靶体二次破片能够引燃柴油油盒、木箱和棉被等易燃物,数值仿真结果与试验数据误差较小。该研究方法和结论可为聚能杆式射流战斗部的结构设计及优化提供参考。     

被动电磁装甲电路特性的模拟试验

通过分析被动电磁装甲和金属射流相互作用的机理,建立了被动电磁装甲系统的电路模型,设计了研究被动电磁装甲防护机理的试验装置,对多组金属导体进行了模拟金属射流的电爆炸试验,分析了脉冲电源的参数对金属导体的电爆炸时间和电流波形的影响.研究结果对金属导体的电爆炸理论应用于被动电磁装甲对射流的防护机理研究具有重要意义.     

水力旋流器湍流场数值模拟

应用CFD软件FLUENT对水力旋流器进行三维数值模拟,并对网格生成技术、湍流模型、离散方法及边界条件等问题进行了探讨。数值模拟所获得的轴截面上的压力场和速度分布规律与前人的研究结果基本吻合,验证了数值模拟的可行性。为进一步研究水力旋流器的结构优化和分离性能预测提供参考。     

冷喷涂粒子速度影响因素的数值模拟与分析

冷喷涂过程中,粒子速度直接影响冷喷涂材料改性效果.由于射流流场为超音速气固两相冲击射流,用实验方法研究粒子速度的影响因素很困难,为此通过数值模拟方法再现流场中粒子速度的变化情况.用Fluent软件以冷喷涂技术中超音速气固两相射流流场为研究对象,对于气固两相流的模拟,则采用颗粒轨道模型(欧拉-拉格朗日模型)获得粒子在射流流场的速度变化情况;分析粒径、材料、喷涂距离以及载气等因素对粒子速度的影响.进一步优化冷喷涂工艺方案,得到了粒子特性与粒子到达基板前最大速度之间的优化关系.