Modelagem dinâmica e simulação da difusão da nuvem de tiras de folha

WU Yanjiang ,  

XU Jinxiang ,  

SHI Xiaolong ,  

GAO Mingze ,  

LUO Jingnan ,  

CHEN Huimin ,  

摘要

Para resolver o problema da insuficiente precisão do modelo dinâmico de difusão da nuvem de tiras de folha após explosão no espaço tridimensional, foi realizado um estudo de modelagem dinâmica completa e características da nuvem. Foi estabelecido um modelo de distribuição de velocidade tipo cônico baseado no método das partículas de Lagrange, construindo um sistema acoplado de equações dinâmicas de translação-rotação para uma única tira de folha, quantificando integralmente a influência da gravidade, resistência aerodinâmica, momento aerodinâmico, cisalhamento do vento e turbulência em pequena escala na movimentação da nuvem. O estado inicial das partículas discretas foi atribuído aleatoriamente utilizando o modelo de distribuição de velocidade tipo cônico, e com base nos dados experimentais do teste de explosão estática das tiras, coletados por uma plataforma composta de lidar e câmera, o modelo foi validado ao longo de todo o processo. Os resultados indicam que, sob condição de altura de explosão de 10 m, a nuvem de tiras se forma rapidamente em uma distribuição cônica não homogênea em 0,8 s, a área de dispersão axial rapidamente alcança 27,8 m²; durante a fase de sedimentação, a dimensão vertical da nuvem aumenta com o tempo, a altura central diminui com a extensão do tempo de difusão, após 10 s a taxa de queda das tiras ultrapassa 95 %; a intensidade do cisalhamento do vento está positivamente correlacionada com a taxa de aumento do ângulo de inclinação da nuvem. Os resultados da simulação são consistentes com os dados experimentais em termos de tempo de formação, alcance de difusão e evolução morfológica, validando a precisão do modelo. Este estudo pode fornecer suporte teórico para avaliação da eficácia de interferência das tiras e para o design anti-interferência de fusíveis a laser.

关键词

Nuvem de tiras; difusão dinâmica; método das partículas de Lagrange; distribuição de velocidade tipo cônica; modelagem aerodinâmica

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