兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (9): 3071-3081.doi: 10.12382/bgxb.2023.0999
收稿日期:
2023-10-10
上线日期:
2024-01-14
通讯作者:
基金资助:
YANG Zhenhuan, YUAN Ye, LIU Xin, QU Jia*()
Received:
2023-10-10
Online:
2024-01-14
摘要:
为提高燃料空气炸弹(Fuel Air Explosive,FAE)装置爆炸抛撒燃料的极限速度并使速度更加平均,在不改变现有装置整体结构的情况下,采用数值模拟的方法研究起爆方式对FAE装置燃料抛撒径向极限速度的影响。使用有限元分析软件的任意拉格朗日-欧拉算法对圆台型FAE装置抛撒燃料进行数值模拟,对比单点起爆、多点起爆和近似线起爆情况下相同位置节点的径向抛撒速度变化情况。研究结果表明,对于燃料上的单元而言,距离较近的起爆点设置会对这个单元上燃料的抛撒运动产生抑制效果,近似线起爆的方式可以使云雾抛撒得更加均匀,为FAE爆炸燃料抛撒数值模拟的进一步细化研究奠定了基础。
中图分类号:
杨振寰, 袁野, 刘鑫, 曲嘉. 起爆方式对圆台型云爆弹装置燃料抛撒初期运动规律的数值模拟[J]. 兵工学报, 2024, 45(9): 3071-3081.
YANG Zhenhuan, YUAN Ye, LIU Xin, QU Jia. Numerical Simulation on the Effects of Initiation Methods on the Initial Movement of Fuel Dispersal in a Frustum-shaped FAE Device[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(9): 3071-3081.
ρTNT/ (kg·m-3) | DTNT/ (m·s-1) | pC-J/ GPa | A/ GPa | B/ GPa | R1 | R2 | / (J·m-3) | ω |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1658 | 6930 | 21 | 374 | 7.3 | 4.15 | 0.9 | 7×109 | 0.3 |
表1 TNT炸药材料参数
Table 1 TNT material parameters
ρTNT/ (kg·m-3) | DTNT/ (m·s-1) | pC-J/ GPa | A/ GPa | B/ GPa | R1 | R2 | / (J·m-3) | ω |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1658 | 6930 | 21 | 374 | 7.3 | 4.15 | 0.9 | 7×109 | 0.3 |
ρAl/ (kg·m-3) | EAl/ GPa | PR | σ0Al/ MPa | EAltan/ GPa | β |
---|---|---|---|---|---|
2700 | 60 | 0.3 | 262 | 1 | 0.6 |
表2 铝合金材料参数
Table 2 Aluminum alloy material parameters
ρAl/ (kg·m-3) | EAl/ GPa | PR | σ0Al/ MPa | EAltan/ GPa | β |
---|---|---|---|---|---|
2700 | 60 | 0.3 | 262 | 1 | 0.6 |
ρw/(kg·m-3) | S1 | S2 | S3 | E0w/(J·m-3) |
---|---|---|---|---|
1000 | 1.92 | -0.09 | 0.23 | 2.65×105 |
表3 燃料材料参数
Table 3 Fuel material parameters
ρw/(kg·m-3) | S1 | S2 | S3 | E0w/(J·m-3) |
---|---|---|---|---|
1000 | 1.92 | -0.09 | 0.23 | 2.65×105 |
c0 | c1 | c2 | c3 | c4 | c5 | c6 | E0a/(J·m-3) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | 0 | 0.4 | 0.4 | 0 | 2.5×105 |
表4 空气材料参数
Table 4 Air material parameters
c0 | c1 | c2 | c3 | c4 | c5 | c6 | E0a/(J·m-3) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | 0 | 0.4 | 0.4 | 0 | 2.5×105 |
结果及偏差 | ①号点 | ②号点 | ③号点 |
---|---|---|---|
何超等[ | 493 | 400 | 314 |
本文数值模拟结果 | 486.36 | 470.82 | 373.08 |
偏差百分比/% | 1.3 | 14.9 | 15.8 |
表5 截面上燃料的最大速度仿真-实验结果比对
Table 5 Comparison of simulated and experimental maximum resultant dispersal speed of fuel m/s
结果及偏差 | ①号点 | ②号点 | ③号点 |
---|---|---|---|
何超等[ | 493 | 400 | 314 |
本文数值模拟结果 | 486.36 | 470.82 | 373.08 |
偏差百分比/% | 1.3 | 14.9 | 15.8 |
结果及偏差 | ①号点 | ②号点 | ③号点 |
---|---|---|---|
理论计算速度/(m·s-1) | 387.24 | 307.47 | 255.38 |
本文仿真速度/(m·s-1) | 332.46 | 321.15 | 231.60 |
偏差百分比/% | 14.2 | 4.6 | 9.4 |
表6 燃料的径向最大速度仿真-理论比对
Table 6 Comparison of simulated and theoretical maximum radial speed of fuel
结果及偏差 | ①号点 | ②号点 | ③号点 |
---|---|---|---|
理论计算速度/(m·s-1) | 387.24 | 307.47 | 255.38 |
本文仿真速度/(m·s-1) | 332.46 | 321.15 | 231.60 |
偏差百分比/% | 14.2 | 4.6 | 9.4 |
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