内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟

张春波 宋振飞 谷卓伟 卢纪 赵士操

张春波, 宋振飞, 谷卓伟, 卢纪, 赵士操. 内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(5): 999-1005. doi: 10.11883/bzycj-2016-0052
引用本文: 张春波, 宋振飞, 谷卓伟, 卢纪, 赵士操. 内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(5): 999-1005. doi: 10.11883/bzycj-2016-0052
ZHANG Chunbo, SONG Zhenfei, GU Zhuowei, LU Ji, ZHAO Shicao. Numerical simulation of the multilayer coiled solenoid under implosive compression[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(5): 999-1005. doi: 10.11883/bzycj-2016-0052
Citation: ZHANG Chunbo, SONG Zhenfei, GU Zhuowei, LU Ji, ZHAO Shicao. Numerical simulation of the multilayer coiled solenoid under implosive compression[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(5): 999-1005. doi: 10.11883/bzycj-2016-0052

内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟

doi: 10.11883/bzycj-2016-0052
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11672276

国家自然科学基金青年科学基金项目 51607164

详细信息
    作者简介:

    张春波(1990-), 男, 硕士

    通讯作者:

    谷卓伟, guzhw1969@126.com

  • 中图分类号: O381

Numerical simulation of the multilayer coiled solenoid under implosive compression

  • 摘要: 利用AUTODYN二次开发接口建立三维多层密绕螺线管数值模型,并实现周期性边界条件,应用光滑粒子动力学方法对内爆压缩多层密绕螺线管过程及其界面不稳定性开展数值模拟。计算结果表明,内爆压缩螺线管结构过程存在扰动快速增长至后期的界面失稳现象,与对应的实验结果较为相符。同时,计算显示螺线管结构参数对界面不稳定性发展具有显著影响,螺旋角度减小,结构压缩后期的界面不稳定性趋于严重;铜线直径减小,结构压缩后期的界面不稳定性趋于减弱。
  • 图  1  多级MC-1装置实验原理图

    Figure  1.  Schematic of cascades MC-1 experiment in exploded magnetic field

    图  2  多层密绕螺线管壁截面结构示意图

    Figure  2.  Fragmental picture of coil cross-section

    图  3  三维螺线管套筒结构的模拟

    Figure  3.  Simulation structure of 3D solenoid liner

    图  4  周期边界镜像示意图

    Figure  4.  Schematic drawing of mirroring periodic boundary

    图  5  二维螺线管的模型和计算结果

    Figure  5.  Numerical simulation of 2D solenoid

    图  6  爆轰压缩密绕螺线管的数值模拟

    Figure  6.  Numerical simulation of 3D solenoid under implosive compression

    图  7  内爆压缩实验中多层密绕螺线管在不同时刻的闪光X射线照片

    Figure  7.  X-ray photographs of a single-cascade cross-section at different moments of its operation

    图  8  不同螺线角度模型内界面不稳定扰动的数值模拟

    Figure  8.  Numerical simulation of different spiral angle structure under implosive compression

    图  9  观测点粒子径向位移的方差

    Figure  9.  Observation of particle radial displacement variance changes

    图  10  不同螺旋角度下结构扰动的形成过程

    Figure  10.  Formation processes of structure disturbance with different spiral angles

    图  11  观测点粒子径向位移的方差

    Figure  11.  Observation of particle radial displacement variance changes

    图  12  螺线管结构内界面不稳定性发展的数值模拟

    Figure  12.  Numerical simulation of structure displacement under implosive compression

  • [1] PAVLOVSKⅡ A I. Megagauss physics and technology[M]. New York:Plenum Press, 1980:627.
    [2] 孙承纬, 周之奎.磁通量压缩发生器[M].北京:国防工业出版社, 2008.
    [3] BYKOV A I, DOLOTENKO M I, KOLOKOL' CHIKOV N P, et al. The cascade magnetocumulative generator of ultrahigh magnetic fields:A reliable tool for megagauss physics[J]. Physica B:Condensed Matter, 1996, 216(3):215-217. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0921452695004750
    [4] PAVLOVSKⅡ A I. Limitingvalue of the cascade MC-1 generator reproducible magnetic field[C]//FOWLER C M, CAIRD R S, ERICKSON D J. Megagauss technology and pulse power applications. New York: Plenum Press, 1987: 159-166.
    [5] HAYHURST C J, HIERMAIER S J, CLEGG R A, et al. Development of material models for nextel and kevlar-epoxy for high pressures and strain rates[J]. International Journal of Impact Engineering, 1999, 23(1):365-376. doi: 10.1016/S0734-743X(99)00087-1
    [6] 赵士操, 宋振飞, 赵晓平.基于AUTODYN二次开发的纤维SPH模型的建立与超高速碰撞计算[C]//中国工程物理研究院机械工程2011年学术年会论文集.2011: 519-524.
    [7] 龚芸芸, 卢纪, 谷卓伟, 等.周期性铜线密排结构的冲击压缩特性研究[J].高压物理学报, 2014, 28(3):331-338. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=gywl201403012&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ

    GONG Yunyun, LU Ji, GU Zhuowei, et al. Study on the compression properties of periodic copper wire closed-packed structure[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(3):331-338. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=gywl201403012&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [8] LIU G R, LIU M B.光滑粒子流体动力学: 一种无网格粒子法[M].韩旭, 杨刚, 强洪夫, 译.长沙: 湖南大学出版社, 2005.
    [9] ANSYS. Autodyn user's subroutines tutorial[Z]. 2016.
    [10] 时党勇, 李欲春, 张胜春.基于ANSYS/LS-DYNA8.1进行显示动力学分析[M].北京:清华大学出版社, 2008.
    [11] Century Dynamics. Autodyn theory manual revision 4.3[Z]. 2005.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-15
  • 修回日期:  2018-03-13
  • 刊出日期:  2018-09-25

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