Dynamic Diffusion Modeling and Simulation of Chaff Cloud

WU Yanjiang; XU Jinxiang; SHI Xiaolong; GAO Mingze; LUO Jingnan; CHEN Huimin

doi:10.12382/bgxb.2026.0178

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Dynamic Diffusion Modeling and Simulation of Chaff Cloud

更新时间：2026-08-31

- Dynamic Diffusion Modeling and Simulation of Chaff Cloud
- ACTA ARMAMENTARII Pages: 1-15(2026)
- 作者机构：
  
  北京理工大学近感探测与控制全国重点实验室，北京100081
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12382/bgxb.2026.0178
  CLC： TJ301
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.2026.0178
- Received：26 February 2026，
  
  Revised：2026-04-07，
  
  Accepted：12 June 2026，
- 稿件说明：
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WU Yanjiang, XU Jinxiang, SHI Xiaolong, et al. Dynamic Diffusion Modeling and Simulation of Chaff Cloud[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-15.
DOI：

WU Yanjiang, XU Jinxiang, SHI Xiaolong, et al. Dynamic Diffusion Modeling and Simulation of Chaff Cloud[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-15. DOI： 10.12382/bgxb.2026.0178. CSTR： XXXXX.XX.XXX.2026.0178.

摘要

针对箔条弹爆炸后形成的箔条云团在三维空间中动态扩散模型精度不足的问题，开展箔条云团全过程动力学建模与特性研究。建立基于拉格朗日粒子法的类锥形速度分布模型，构建单箔条平动-转动耦合动力学方程组，综合量化重力、气动阻力、气动力矩以及风切变、小尺度湍流等多物理场耦合作用对云团运动的影响。利用类锥形速度分布模型随机赋予离散粒子初始状态，并基于激光雷达与相机复合平台采集箔条弹静爆试验数据，结合试验数据对模型进行全过程验证。研究结果表明：在10 m炸高条件下，箔条云在0.8 s内快速成型为非均匀类锥形分布，轴向散布面积迅速达到27.8 m²；沉降阶段云团垂直尺寸随时间而增大，中心高度随扩散时间的延长而下降，10 s后箔条落地率超过95 %；风切变强度与云团倾斜角增长率呈正相关。仿真结果在成型时间、扩散范围及形态演变上与试验数据具有一致性，验证了模型的准确性。该研究可为箔条弹干扰效能评估及激光引信抗干扰设计提供理论支撑。

Abstract

To address the insufficient accuracy of existing dynamic diffusion models for chaff clouds formed in three-dimensional space after the explosion of chaff jamming shells， this paper investigates the full-process dynamic modeling and characteristics of chaff clouds. A cone-like velocity distribution model based on the Lagrangian particle method is established， and a set of translational-rotational coupled dynamic equations for individual chaff particles is constructed. The influnce of the multi-physical field coupling effect of gravity， aerodynamic drag， aerodynamic moment， ind shear and small-scale turbulence on the movement of cloud clusters is comprehensively quantified. The initial states are randomly assigned to the discrete particles by using the cone-like velocity distribution model. The model verified using the static explosion test data collected from a composite platform integrating LiDAR and cameras. The results indicate that the chaff cloud rapidly forms a non-uniform cone-like distribution within 0.8 s at a burst height of 10 m， with the axial dispersion area quickly reaching 27.8 m². During the settling phase， the vertical dimension of the cloud cluster increases over time， while its center height decreases as the diffusion time extends， and over 95% of the chaff settles to the ground after 10 s. Furthermore， the wind shear intensity is positively correlated with the growth rate of the cloud's tilt angle. The simulateed results are consistent with the experimental data in terms of formation time， dispersion range and morphological evolution， thereby validating the accuracy of the proposed model. This research provides theoretical support for evaluating the interference effectiveness of chaff shells and designing the anti-interference mechanisms of laser fuzes.

关键词

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