不同边界条件下水下爆炸气泡的数值模拟

采用有限元程序MSC.Dytran对不同边界条件下水下爆炸气泡的脉动过程进行了数值模拟。对数值模拟中的一些重要问题,如炸药药包的建模、网格密度、状态方程和静压力场的设定等问题进行了探讨。对无限水域中的水下爆炸气泡以及自由面边界、水平刚性面边界和垂直刚性面边界三种边界条件下的水下爆炸气泡进行了数值模拟,分析了水下爆炸气泡的半径、外形变化、气泡脉动压力、流场中的速度分布,结果发现边界的存在对气泡外形的影响较大,刚性边界面会使气泡脉动压力增大较多,而自由面边界对气泡脉动压力的影响较小。将数值模拟的结果与理论模型、经验公式和试验结果进行了比较分析,结果吻合较好。     

垂直刚性面边界条件下水下爆炸气泡运动的理论研究

为研究垂直边界面对水下爆炸气泡脉动的影响,根据势流理论建立了垂直边界面条件下水下爆炸气泡运动的理论模型,编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度及压力的分布、气泡引起的载荷形式进行了分析,结果表明,此模型能够反映水下爆炸气泡和周围流体介质的运动规律,并能进行定量的计算。     

近水面爆炸气泡—自由面动态耦合演化特征研究

基于LS-DYNA软件中的ALE算法,首先对水下爆炸气泡在自由场中的演化过程进行数值模拟,并将气泡运动形态、气泡半径和流场脉动压力值与实验结果对比,验证所构建模型及参数设置的合理性.结果表明:浅水爆炸气泡与自由面耦合会产生多种水冢形态,包括零碎型、飞溅型水冢、酒杯型、皇冠型、莲花型和山丘型水冢,其中前两种形态不稳定,而...     

舰船静置爆炸气泡时总纵强度计算方法研究

新型"大气泡能"概念武器在水下爆炸能产生大气泡,对船体总纵强度造成很大影响,有可能使舰体发生纵向折断或倾覆。为研究这种作用,建立了舰船静置爆炸气泡时总纵弯曲强度的理论计算方法。采用静置爆炸气泡的假设,将气泡产生的浮力损失和压力差转化为等效载荷,计算气泡作用后船体的总纵弯矩和剪力并进行强度校核。以某舰艇为例进行计算,结果表明,爆炸气泡作用下船体的剪力和弯矩比静浮状态增大很多,船体发生纵向折断破坏的危险性也随之增大。     

溶剂悬浮法制备含铝炸药造型粉及其性能

针对铝粉在水悬浮造粒过程中易与水发生反应的问题,对传统水悬浮造粒工艺进行改进,采用无水乙醇作为悬浮法溶剂介质,可应用于含铝炸药的溶剂悬浮造粒.实验结果表明:该造粒技术能有效避免铝粉与水发生反应,获得的造型粉颗粒与捏合法相比,大小更加均匀、流散性更好,爆热值相当;该含铝炸药安全性能良好,撞击感度和摩擦感度均为0％;采用溶...     

喷雾干燥法制备HMX基含铝炸药的工艺优化

以丙酮为溶剂,氟橡胶F2602为粘结剂,采取喷雾干燥工艺技术制备了HMX基含铝炸药,研究了入口温度、进料速率以及氮气流量等条件对其性能的影响规律。使用SEM观察了制得HMX基含铝炸药复合微粒样品的形貌特征,利用XPS测试了原料HMX及复合微粒样品表面元素含量和包覆效果,并用撞击感度测试仪测得了原料HMX及复合微粒样品的撞击感度。结果表明,喷雾干燥法制备HMX基含铝炸药的最优工艺条件参数为：入口温度70℃,进料速率4.5 mL·min^-1,氮气流量473 L·h^-1。此时所制得复合微粒样品大小均匀,球形程度高,表面光滑平整,缺陷较少,同时其表面粘结剂氟橡胶F2602含量最高,纳米铝粉含量最低,包覆度高达84.85%,包覆效果较好。与原料HMX相比,其撞击能量升高了7 J,撞击感度显著降低,安全性能得到明显提高。     

舰船局部结构在水下爆炸气泡载荷作用下的塑性变形分析

在水下爆炸载荷作用下的舰船局部结构塑性变形计算中,往往只考虑冲击波载荷的影响而忽略气泡载荷的影响。为研究气泡载荷在舰船局部结构塑性变形中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus,对舰船局部结构典型形式加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值仿真。其中,载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型。分析仿真结果发现,模型中点变形挠度明显分为两个阶段,很容易区分冲击波载荷引起的变形和气泡载荷引起的变形。将最终变形挠度仿真计算结果与试验结果进行对比,两者吻合较好。计算结果表明:由气泡载荷引起的加筋板塑性变形挠度超过总变形挠度的30%,所以在计算中气泡载荷的影响不容忽视。     

典型炸药爆炸过程中电磁辐射特性分析

设计了一套基于短波全向天线、超宽带全向天线的电磁辐射测量装置,对不同质量TNT爆炸产生的电磁辐射进行测量,通过数据处理得到电磁辐射特性。结果表明,炸药质量对爆炸产生的电磁辐射时域特性有显著影响,质量越大,电磁信号延迟响应越短,持续时间越长,峰值出现时间越早。60 kg TNT爆炸产生的电磁辐射信号频率主要集中在100 MHz以下,在0~50 MHz频段能量最集中,炸药成分对频谱分布的影响最大,不同成分的炸药爆炸产生的电磁辐射频谱分布有明显特异性。炸药爆炸产生的电磁辐射强度呈现与爆心距离较强的相关性,随着距离增大而递减,且递减幅度较大。装药构型和起爆方式会使炸药在爆炸过程中的几何运动模式发生变化,导致爆炸电磁辐射传播呈现非均匀性特征。     

水下爆炸仿真参量设置影响研究

本文中研究了水下爆炸数值仿真参量设置对冲击波与气泡载荷计算结果的影响。构建一维楔形网格,研究了flow-out、transmit和none三种边界条件对气泡脉动特性的影响,表明应建立足够大的水域来模拟无限水域从而消除边界对气泡脉动的影响;构建不同水域尺寸的仿真模型,结果表明所述装药条件下合适的水域半径为1 200倍装药半径;网格密度影响水下爆炸冲击波压力峰值,基于计算结果拟合得到了5%误差和10%误差下网格尺寸最小取值的计算公式。研究结果为水下爆炸载荷高精度计算提供重要参考。     

水下近距爆炸作用下弹性钢板处的空化特性研究

弹性钢板在水下近距爆炸作用下,冲击波会使其附近流体形成局部空化,脉动气泡会使流体形成锥形空化。利用平面冲击波理论对局部空化的形成特性进行了研究,理论分析了结构目标尺度的变化对空化区域形成的影响,并通过具体试验对局部空化理论进行了验证,两者符合较好;通过试验和数值仿真方法研究了气泡脉动引起的锥形空化的形成特点,初步分析了锥形空化的形成原因。结果表明,锥形空化对结构具有较大的冲击作用。     

炸药爆炸过程中电磁辐射数值模拟研究

为了给出炸药爆炸过程中产生电磁辐射的理论分析方法和特性,针对炸药爆炸过程中产生的电磁辐射进行数值模拟研究.采用热平衡电离模型描述爆炸过程中的电离气体,结合爆炸问题的数值模拟方法,得到爆炸场中的电导率分布,进而得到磁扩散率.基于非理想磁流体动力学方程组,计算在特定磁扩散率下的导电气体运动引起的电磁辐射,实现对炸药爆炸产生...     

起爆方式对炸药爆炸冲击波压力场影响研究

为揭示起爆方式对炸药爆炸能量输出结构的影响,运用LS-DNYA软件对中心轴线多点起爆方式下,炸药爆炸空气冲击波的传播过程进行计算,通过对比分析全时间历程参考位置处的冲击波超压峰值,发现起爆方式对爆炸冲击波场分布的影响规律,起爆方式对装药爆炸空气冲击波超压场空间分布及量值具有显著影响,且远场位置10点起爆装药爆炸冲击波压...