为能够在合理计算规模下准确模拟空爆自由场冲击波特征的网格划分方案,获得可靠的计算结果,本文运用验证与确认(verification and validation,V&V)方法,通过开展网格敏感性分析,确认了炸药空爆计算模型的数值解、外推估值、网格收...为能够在合理计算规模下准确模拟空爆自由场冲击波特征的网格划分方案,获得可靠的计算结果,本文运用验证与确认(verification and validation,V&V)方法,通过开展网格敏感性分析,确认了炸药空爆计算模型的数值解、外推估值、网格收敛指标与比例距离的定量关系,给出了满足不同网格收敛指标要求的最大比例网格尺寸随比例距离位置的变化关系。据此,在比例距离Z为0~40 m·kg^(-1/3)范围内,给出了划分渐变网格的优化方案。针对1维、2维、3维计算模型,分别比较了细网格、粗网格、渐变网格方案的计算精度与计算耗时情况,讨论了本文提出网格划分方法的适用性。同时,采用本文建议的网格优化方案,给出了动爆冲击波毁伤飞机数值模拟场景的应用算例。结果表明,本文建议的网格优化方案可在几乎不降低计算精度的前提下显著提升计算效率,可为空爆自由场或者近似计算场景的数值模型网格划分提供参考。展开更多
为分析空心弹高速入水的机理及其特性,基于雷诺时均Navier-Stokes方程、VOF(volume of fluid)多相流模型、Realizable k-ε湍流模型,引入Schnerr-Sauer空化模型和重叠网格技术对空心弹高速入水进行数值模拟研究,获得了通孔孔径和头部形...为分析空心弹高速入水的机理及其特性,基于雷诺时均Navier-Stokes方程、VOF(volume of fluid)多相流模型、Realizable k-ε湍流模型,引入Schnerr-Sauer空化模型和重叠网格技术对空心弹高速入水进行数值模拟研究,获得了通孔孔径和头部形状对空心弹的空化特性、空泡形态和入水运动特性的影响规律。研究显示数值计算的空泡形态和入水速度、位移曲线与实验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的可行性。结果表明:当通孔孔径不同时,通孔孔径越大,空化现象越明显,通孔射流越长,但对空泡半径的影响不大;通孔孔径越小,空泡闭合时间越早,与水面碰撞产生的阻力系数峰值越高,空心弹入水稳定后其阻力系数也越大;无量纲直径在0.575~0.600之间时,空心弹的运动最为稳定。当头部锥角不同时,头部锥角越大,空泡直径越大,空化现象出现得越晚,但空化生成的速度更快;随着头部锥角的增大,阻力系数变大,空心弹的速度衰减变快,相同时间运动的距离较短;头部锥角越大,俯仰角的变化越小,空心弹的运动越稳定。展开更多
文摘为能够在合理计算规模下准确模拟空爆自由场冲击波特征的网格划分方案,获得可靠的计算结果,本文运用验证与确认(verification and validation,V&V)方法,通过开展网格敏感性分析,确认了炸药空爆计算模型的数值解、外推估值、网格收敛指标与比例距离的定量关系,给出了满足不同网格收敛指标要求的最大比例网格尺寸随比例距离位置的变化关系。据此,在比例距离Z为0~40 m·kg^(-1/3)范围内,给出了划分渐变网格的优化方案。针对1维、2维、3维计算模型,分别比较了细网格、粗网格、渐变网格方案的计算精度与计算耗时情况,讨论了本文提出网格划分方法的适用性。同时,采用本文建议的网格优化方案,给出了动爆冲击波毁伤飞机数值模拟场景的应用算例。结果表明,本文建议的网格优化方案可在几乎不降低计算精度的前提下显著提升计算效率,可为空爆自由场或者近似计算场景的数值模型网格划分提供参考。
文摘为分析空心弹高速入水的机理及其特性,基于雷诺时均Navier-Stokes方程、VOF(volume of fluid)多相流模型、Realizable k-ε湍流模型,引入Schnerr-Sauer空化模型和重叠网格技术对空心弹高速入水进行数值模拟研究,获得了通孔孔径和头部形状对空心弹的空化特性、空泡形态和入水运动特性的影响规律。研究显示数值计算的空泡形态和入水速度、位移曲线与实验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的可行性。结果表明:当通孔孔径不同时,通孔孔径越大,空化现象越明显,通孔射流越长,但对空泡半径的影响不大;通孔孔径越小,空泡闭合时间越早,与水面碰撞产生的阻力系数峰值越高,空心弹入水稳定后其阻力系数也越大;无量纲直径在0.575~0.600之间时,空心弹的运动最为稳定。当头部锥角不同时,头部锥角越大,空泡直径越大,空化现象出现得越晚,但空化生成的速度更快;随着头部锥角的增大,阻力系数变大,空心弹的速度衰减变快,相同时间运动的距离较短;头部锥角越大,俯仰角的变化越小,空心弹的运动越稳定。
