• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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柱形汇聚几何中内爆驱动金属界面不稳定性
王涛, 汪兵, 林健宇, 钟敏, 柏劲松, 李平, 陶钢
2020, 40(5): 052201. doi: 10.11883/bzycj-2019-0150
采用自研的高保真度爆轰与冲击动力学程序,对柱形汇聚几何中内爆驱动金属材料界面不稳定性的动力学行为,进行了数值模拟研究。结果表明,首次冲击后至约12 μs,界面发展以RM(Richtmyer-Meshkov)不稳定性为主;12 μs后至冲击波聚心反弹加载前,界面聚心运动处于加速减速状态,界面发展由RT (Rayleigh-Taylor)不稳定性主导;冲击波聚心反弹加载后,界面发展又由RM不稳定性主导。另外,还研究了初始条件(初始振幅、初始波长、钢壳初始厚度和几何构型)对柱形内爆驱动金属材料界面不稳定性的影响。结果显示:初始振幅较大时振幅增长也较大;初始波长较小(模数较大)时振幅增长较小,而且存在一个截止波长;钢壳厚度会抑制扰动增长,也存在一个截止厚度;几何汇聚效应会使扰动增长速度更快。
关键词: 爆轰与冲击动力学, 柱形内爆, 金属界面不稳定性
低密度流体界面不稳定性大涡模拟
王涛, 李平, 柏劲松, 汪兵, 陶钢
2013, 33(5): 487-493. doi: 10.11883/1001-1455(2013)05-0487-07
采用拉伸涡亚格子尺度应力模型对湍流输运中的亚格子作用项进行模式化处理,发展了适用于可压多介质黏性流动和湍流的大涡模拟方法和代码MVFT(multi-viscousflow and turbulence)。利用MVFT代码对低密度流体界面不稳定性及其诱发的湍流混合问题进行了数值模拟。详细分析了扰动界面的发展,流场中冲击波的传播、相互作用、湍流混合区边界的演化规律,以及流场瞬时密度和湍动能的分布和发展。数值模拟获得的界面演化图像和流场中波系结构与实验结果吻合较好。三维和二维模拟结果的比较显示,两者得到的扰动界面位置、波系及湍流混合区边界基本一致,只是后期的界面构型有所不同,这也正说明湍流具有强三维效应。
关键词: 流体力学/界面不稳定性/亚格子尺度应力模型, /低密度流体/大涡模拟/湍流混合
爆炸压涂制备铜涂层的性能
杜长星, 赵铮, 陶钢, 王金相
2014, 34(1): 6-10. doi: 10.11883/1001-1455(2014)01-0006-05
利用爆炸压涂技术在铜基板上制备了较大面积的铜涂层,详细阐述了爆炸压涂技术的工艺。利用光学显微镜、扫描电镜观察了铜涂层的微观组织结构,涂层的厚度为280 m,用截线法在涂层的显微结构图上测得其孔隙率为约2%,利用显微硬度计测量了涂层的显微硬度hV0.05=114,还利用能谱分析测量了粉末和涂层中各元素的质量分数,实验前后元素的组成成分基本没有发生变化。爆炸压涂制备的铜涂层具有较好的均匀性和致密性,铜粉末在形成涂层的过程中不会发生氧化现象。
关键词: 爆炸力学, 孔隙率, 爆炸压涂, 铜涂层, 氧化
火箭橇水刹车高速入水冲击数值模拟
王健, 赵庆彬, 陶钢, 吴军基
2010, 30(6): 628-632. doi: 10.11883/1001-1455(2010)06-0628-05
针对目前对火箭橇水刹车高速撞水研究的不足,采用流固耦合方法进行了数值研究,得到了超空 泡、水隆起、溅水、水压力等水形态,获得了水刹车的速度、加速度和阻力系数随时间的变化曲线。研究表明: 水刹车刀片和侧板头部形成的超空泡对水阻力影响最大、水隆起影响次之、溅水则基本无影响,水刹车阶梯式 入水结构可以有效降低入水冲击力峰值。所采用的方法为火箭橇水刹车设计提供了依据,可为其他相关物体 高速入水问题研究提供参考。
关键词: 流体力学, 高速入水, 流固耦合, 火箭橇水刹车
脉冲气流发生器流场的优化实验研究
任保祥, 陶钢, 周杰, 王坚, 王保贵
2016, 36(1): 31-37. doi: 10.11883/1001-1455(2016)01-0031-07
为了分析脉冲气流发生器在不同喷嘴结构下的脉冲气流特征及其流场的变化规律,利用高速摄影技术, 通过控制闪光光源,得到不同喷嘴结构产生的冲击波及脉冲气流流场的实验图像及其影响。采用多项式拟合的方法获得冲击波超压值、速度随距离变化的衰减规律;通过图像处理技术,获取脉冲气流的有效数据,采用一阶指数衰减方程拟合出脉冲气流位移、速度随时间的变化规律。该实验方法及数据处理技术可以认知不同结构脉冲气流发生器产生的冲击波、脉冲气流的相关参数。
关键词: 流体力学, 涡环, 图像处理, 脉冲气流发生器, 冲击波
基于SPH方法模拟30 mm线膛炮波纹罩压垮过程的力学参数研究
王小峰, 陶钢, 任保祥, 庞春桥, 范强, 刘龙
2019, 39(1): 012201. doi: 10.11883/bzycj-2017-0291
为研究高旋转对30 mm聚能装药破甲作用的影响机理及自旋补偿原理,采用LS-DYNA有限元软件中的SPH方法模拟30 mm线膛炮波纹罩的压垮过程,得到粒子的实际运动可分解成向心运动与绕中心圆周切线运动,提出压垮过程的4个阶段:压垮前期、缓冲期、波纹槽区域粒子速度增大期和中心粒子相互作用期。射流形成层沿逆时针方向旋转,而形成杵体的材料以相反方向旋转。结果表明:波纹罩特殊设计可以补偿旋转扰动对30 mm聚能装药侵彻作用的负面影响。
关键词: SPH方法, 聚能装药, 波纹罩, 自旋补偿, 压垮过程, 转速
泡沫材料对冲击波的衰减特性
周佩杰, 王坚, 陶钢, 周杰
2015, 35(5): 675-681. doi: 10.11883/1001-1455(2015)05-0675-07
对冲击波与开式、闭式泡沫作用及其在空气中的传播特性开展实验研究,探讨不同结构的泡沫材料对冲击波衰减的力学特征。通过定量分析泡沫材料对冲击波的超压峰值、正冲量的损失,分析冲击波入射、反射、透射的正冲量。实验结果表明,泡沫材料对冲击波的衰减体现在对冲击波的反射衰减等方面,其中开式泡沫对冲击波的衰减效果比闭式泡沫稍好,且它们衰减冲击波的具体力学过程也不尽相同。
关键词: 爆炸力学, 衰减特性, 超压峰值, 泡沫材料, 冲击波, 正冲量
爆炸冲击波对肺损伤的数值模拟
周杰, 陶钢, 王健
2012, 32(4): 418-422. doi: 10.11883/1001-1455(2012)04-0418-05
采用数值模拟方法,分析了人体胸部在自由空间爆炸场中受冲击波作用的力学过程。利用Mimics 软件对CT图像进行处理,建立人体胸部三维模型。根据人体胸部各生物组织的特性,选择合理的材料模 型和参数,并利用LS-DYNA有限元程序中流固耦合方法,计算分析冲击波作用于人体胸部肺的受力过程。 通过计算获得冲击波入射超压峰值和正压持续时间,参照Bowen损伤曲线评估出肺处于Dc 与D1损伤状态 之间。观察肺部应力变化过程,获得肺部表面的正应力变化规律和损伤最严重的区域。分析剪切应力变化规 律,了解肺受切应力作用损伤的可能性。
关键词: 爆炸力学, 冲击波, 流固耦合, 肺损伤, 人体胸部
冲击载荷下孔隙塌缩过程的数值模拟
赵铮, 李晓杰, 陶钢
2009, 29(3): 289-294. doi: 10.11883/1001-1455(2009)03-0289-06
爆炸压实过程中多孔体的孔隙闭合程度对压实效果起着决定性作用。利用LS-DYNA有限元程序,对无氧铜中的圆形孔隙塌缩过程进行了数值模拟。根据模拟结果分析得出,在6 GPa的冲击压力下,孔隙闭合时不同边界区域会发生爆炸焊接和射流侵彻,这2种结合机理可以使材料结合更牢固,提高材料的致密度和机械强度,实现高质量的爆炸压实。
关键词: 爆炸力学, 孔隙塌缩, LS-DYNA有限元程序, 冲击载荷, 爆炸压实
聚能装药铜射流超塑性问题的研究
陶钢, 陈昊, 沈钦灿
2008, 28(4): 336-340. doi: 10.11883/1001-1455(2008)04-0336-05
通过对回收Cu射流杵体的金相分析得出药型罩在冲击波和挤压剪切变形双重作用下造成晶粒细化和温度升高,并为动态超塑性变形创造了条件,因此在形成射流之前材料已满足动态超塑性变形的条件,同时说明聚能装药射流的动态超塑性变形符合细小晶粒的转动变形机理。
关键词: 爆炸力学, 动态超塑性, 射流,
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