离散杆战斗部杆条抛撒规律的有限元分析

 采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对离散杆战斗部的杆条排布及抛撒方式进行了较深入研究。在AUTODYN-3D平台上建立了离散杆战斗部三维有限元模型,采用Lagrange算法,对离散杆式战斗部的钢杆条和钨合金杆条在有、无填充材料时杆条抛撒进行了模拟。研究发现,杆条材料、缓冲材料对杆条抛撒行为有显著影响,装填合适的缓冲材料有利于减少爆轰产物的飞散,提高炸药的能量利用率。模拟结果为离散杆战斗部设计提供了有益参考。     

长径比对动能杆飞散特性影响的数值模拟

 为研究长径比对定向式动能杆飞散特性的影响规律,以非线性动力分析软件LS-DYNA为工具,分别对11种不同长径比的动能杆进行数值模拟,得出动能杆飞散速度、空间分布与动能杆长径比的关系：当长径比大于5小于11时,动能杆的速度呈递增趋势,当长径比大于11时,动能杆的速度趋于平缓,有所降低;从空间分布看,长径比大于5小于8时,动能杆的空间分布较密集,长径比大于8时,动能杆的空间分布相对散开,分布也均匀,当长径比为11时,动能杆的飞散速度和空间分布最优.和文献中的数据进行对比,仿真与文献中数值计算结果基本吻合,和实验稍有差距,可能是由数值模拟采用的材料模型和试验所用的材料有一定误差所致.仿真结果可为此类战斗部的设计提供参考.     

随机翻滚动能杆对典型目标结构的高速侵彻特性

针对随机翻滚动能杆毁伤元在特定交会条件下着靶姿态对典型目标结构的侵彻能力特性影响,考虑杆条随机翻滚因素,采用三维空间分布参数的Poncelet侵彻理论改进模型,并采用LS-DYNA三维程序软件,对不同入射角、不同翻转角的动能杆对目标结构的毁伤过程进行分析,分析了杆条翻滚对目标结构的侵彻特性影响,得到了随机翻滚动能杆侵彻目标的毁伤规律.通过试验数据对比,验证了理论的正确性.      

射流对模拟战斗部毁伤数值仿真

对近程和超近程来袭导弹的防御,直接引爆战斗部效果最佳;但随着防护能力的加强和钝感炸药应用,其引爆难度越来越大。对一种新型结构(即金属射流)引爆导弹模拟战斗部进行了探索,基于射流斜侵彻高速运动体的模型,利用ANSYS/LS-DYNA,研究了射流斜侵彻1000 m/s高速运动体和引爆带壳装药(模拟战斗部)的基本规律。结果表明,0°~60°入射角范围内,射流可以有效的穿透运动体;并引爆战斗部。     

灭火弹爆炸抛撒效应数值模拟与分析

为研究灭火弹中心装药结构对灭火水剂抛撒作用的影响,采用ANSYS/LS-DYNA仿真实验的方法,通过建立柱状装药结构和阶梯状装药结构两种灭火弹仿真模型进行仿真计算,并将两者的计算结果进行对比。分析显示:(1)阶梯状装药结构能使灭火水剂在径向上形成速度梯度,有利于浓度均匀的云雾的形成;(2)阶梯状装药模型中有70%的灭火水剂节点向下朝火焰根部抛撒,用于提高灭火效能,而柱状装药模型中只有50%。     

离散杆战斗部杆条飞行性能模拟试验研究

通过离散杆战斗部靶场静爆试验,对离散杆式破片的飞行性能进行了试验研究。试验结果表明：采用波形控制器可以较好地控制战斗部爆炸后杆形破片的飞散方向,以及保证杆务的完整率;杆务的飞行姿态与放置角有密切关系,主要通过杆条旋转速度表现出来。     

动能弹侵彻混凝土靶体的三维数值模拟研究

采用累积损伤模型，应用MMIC3D程序，研究了动能弹垂直和斜侵彻混凝土靶体的过程，探讨了不同头形的动能弹对侵彻效果的影响，其三维图像显示了动能弹对混凝土靶体的损伤效应以及混凝土靶体中应力波的形成和传播。     

弹性杆动力学方程的高精度数值计算及仿真

对于描述运动弹性杆的非线性偏微分/代数方程组,利用三角谱方法离散弧长变量s,将方程组离散为常微分/代数方程组,然后利用谱延迟修正方法进行数值求解,使数值离散方法达到谱精度.还分析了弹性杆运动的数值仿真问题并给出了数值结果.     

战术火箭子母战斗部第一次抛撒分离多体干扰流场数值模拟

以三维Navier-Stokes方程为基础,用计算流体力学(CFD)数值模拟方法对俄9M55K型火箭弹子母战斗部的第一次抛撒分离过程--子弹筒从母弹侧向抛出进行了研究.数值模拟结果表明,当子弹筒离母弹很近时,子弹筒头部激波在母弹上的反射是母弹对子弹筒气动干扰的主要原因;当子弹筒穿越母弹头部激波时,母弹头部激波是引起子弹筒气动特性剧烈变化的主要原因;多个子弹筒相距较近时,子弹筒头部激波之间的彼此干扰也很重要.这些结论可为子母型武器的总体设计、分离参数选择提供气动依据.     

子弹撞击T型杆端面处的应力波传播和数值模拟

基于实验结果,提出子弹在撞击墩子端面处的瞬间,T型杆的连接端面处满足应变相容关系的假定,基于此,应用应力波在端面处的传播性质,通过理论分析解释了实测的应力波波形前后不一致现象,并给出了解决方案。使用ANSYS-LSDYNA有限元程序数值模拟了子弹撞击端面的过程,模拟的端面应力波幅值和实验实测幅值吻合,同时证实了假定的合理性和解决方案的可行性,并进一步得出应力波幅值和子弹的速度和横截面积呈线性关系。     

城市街道内污染物扩散的数值模拟

随着我国城市汽车保有量的迅速攀升,城市中心区的空气质量与生态环境急剧恶化.利用CFD数值模拟研究街道峡谷污染物的扩散问题,对比分析了开放街道峡谷和城市街道峡谷污染物的扩散问题,证明了计算域和入流边界处湍动能k和湍动能耗散率ε取值的重要性.计算结果与经典风洞实验符合很好,证实了相同条件下城市街道峡谷的背风墙和迎风墙上的污染物浓度均大于开放街道峡谷的相应值.利用3维建筑群计算实例,指出了寻求建筑群优化布局对减小小区污染的重要性.     

冷却塔对大气扩散影响的数值模拟

利用计算流体力学模型Fluent, 模拟多个冷却塔对大气流动和湍流场的作用, 用拉格朗日随机粒子模式进一步模拟其大气扩散影响。针对一个内陆核电厂的设计方案进行模拟, 共有4个冷却塔和4个常规烟囱排放口。取当地典型风速1.5 m/s和中性边界层条件模拟ESE, SSE和SW这3个方向来流的塔体扰动情况。对应各风向各取2个排放位置进行扩散模拟并计算扩散参数。结果显示, 在扰动最小的风向条件下, 冷却塔几乎对扩散没有影响, 扰动严重时水平和垂直扩散参数可分别增大2个和1个稳定度级别, 这种影响在1 km之内最为明显。     

城市建筑群环境有毒有害气体扩散数值模拟

应用计算流体力学(CFD)原理和方法建立街区尺度点源泄漏扩散的数值模型,并经风洞试验结果验证其正确性.对街区建筑物扰动和两种来流风速(1.5 m·s-1,3.0 m·s-1)下近地面气云扩散过程及特性进行模拟与分析.结果表明:给定合适的计算参数,基于RNG k-ε模型和SIMPLE算法能够有效模拟复杂障碍物条件下有毒有害气体的扩散过程;近地面气云扩散受道路、建筑物布局和来流风速的影响明显,建筑物周围测点浓度同该处源距、方位、高度以及风向偏离程度存在密切联系;较大的来流风速加快气云水平输送,同时有利于浓度的稀释;泄漏停止后建筑物密集区间浓度稀释相对滞缓,可能对人群健康构成威胁.     

街道峡谷形态对污染物扩散的数值模拟

机动车排放的尾气污染物,在城市街道峡谷内的稀释扩散及分布特性,主要由街道内流动结构决定,而街道布局和结构对流动结构有重要影响。基于二维不可压缩流动的Navier-Stocks方程、污染物组分输运方程及标准k-?湍流模型,获取所构建模型的数值解。采用验证的模型参数,构建了9种2类高宽比H/W为1的二维城市街道截面形态构造,在来流平均风速为3 m/s情况下,研究了街道截面形态对机动车尾气污染物扩散传递的影响。结果表明:下沉式道路结构不会改变街道峡谷内主涡结构和污染物分布;随着下沉深度的增加,机动车道内污染程度将进一步加剧;廊道内污染物浓度分布受廊道高度的影响较大,其人行呼吸高度处背风侧附近污染物浓度值相对参考工况增加大约5%,廊道深度对街谷内污染物扩散影响不大。     

超细分级机进料管内颗粒分散的数值模拟

采用欧拉-拉格朗日模型对超细分级机进料管内的气固两相流进行了数值模拟。通过引入颗粒浓度分布不均匀度,建立了颗粒分散性的评价方法,对比分析了导流片数量、尺寸、间距分布形式、入口风速、入口固体浓度、粒径对颗粒分散性的影响。结果表明:导流片的添加能提高颗粒的分散性;随着入口风速的提高,颗粒分散性逐渐提高,当风速大于13.6m/s时,分散性变化不大;随着入口固体浓度的增加,颗粒分散性降低;随着粒径的增加,颗粒浓度分布不均匀度增加,颗粒的分散性变差,当粒径大于50μm时,颗粒分散性基本不变。     

重气瞬时扩散数值模拟的实验验证及应用研究

运用计算流体力学方法对重气瞬时扩散现象进行数值模拟,并与重气扩散理论及野外现场实验观测结果进行定性和定量对比分析. 结果表明,数值模拟方法可以再现重气瞬时扩散的物理过程并以较高的可靠性预测浓度场的时空分布特征. 将数值模拟结果应用于实际的风险分析和安全评价中,可以定量地预测特定地点危险浓度的到达时间、持续时间以及特定时间危险浓度的空间分布;得出了在重气毒性阈值较低的情况下,近源区和远源区中毒风险一样高等结论.     

污水在海湾中污染扩散的数值模拟

用ADI方法模拟了海湾中的潮流场,计算了污水排入海湾时的浓度．结果表明,湾内流场呈往复流状态,与实际流动情况基本一致;湾顶的污水浓度大于湾口污水浓度,浓度值从湾顶向湾口方向逐渐减少;落潮时海内的污水浓度大于涨潮时的污水浓度．     

三维加力燃烧室湍流燃烧的数值模拟

本文对涡扇发动机三维加力燃烧室内的气相湍流燃烧过程进行了数值模拟。湍流模型采用标准ｋ－ｅ模型,湍流燃烧采用涡旋破碎（ＥＢＵ）模型,数值方法采用ＳＩＭＰＬＥ算法。计算结果定性合理。     

含二氧化碳天然气云团扩散危险区域确定的数值模拟

 为确定含二氧化碳天然气云团扩散的危险区域范围,借助数值模拟方法建立了含二氧化碳天然气云团扩散模型,详细研究了含二氧化碳天然气云团扩散过程,确定了包括窒息和燃爆在内的2种危险区域。研究结果表明,含二氧化碳天然气云团扩散中燃爆区域呈不规则圆环状分布,燃爆区域的横风向尺度变化不大,而平行于风向的方向变化较大。无论横风向还是顺风向,燃爆区域尺度随时间的变化都呈开口朝下的抛物线形分布。高含二氧化碳天然气云团扩散后形成的燃爆区域无论从时间还是空间尺度看,波及的范围都远小于窒息性危险区域。     

三维板料成形过程的数值模拟

由于众多非线性因素的影响,使得静力平衡迭代算法的收敛性难以保证．而采用基于动力学方程的中心差分显式积分方法可以得到良好的数值结果．讨论了动力显式算法的求解过程、时间积分步长的选取、接触处理以及回弹计算等与静力平衡算法存在较大差异的问题．算例和实验结果表明,动力显式算法是可行的,但仍存在一些尚需解决的问题．