椭圆形罩LSC侵彻钢锭试验与三维数值模拟

为了获得椭圆形罩线型聚能装药(LSC)射流侵彻钢锭的特点和规律,采用实际切割试验和三维数值模拟(ANSYS/LS-DYNA)相结合的方法对椭圆形罩线性聚能装药射流侵彻钢锭过程的特点和规律进行了研究。结果表明,切割深度随炸高的增加先增加后下降,在一定炸高范围内表现出对炸高的不敏感性,最佳炸高为60 mm;随着炸高的增加,侵彻钢锭横断面形状的底部宽度从55 mm增至75 mm,中间的侵彻深度从70 mm增至84 mm,两端的侵彻深度从40 mm增至70 mm,切口剖面形状更趋于平缓;数值模拟获得的侵彻结果与切割试验获得的结果基本一致。该三维数值计算模型可以用来模拟实际的切割器,获得的切割钢锭的特点和规律能够较好地反映实际切割过程。

椭圆形罩线型聚能装药结构参数正交优化研究

为获得椭圆形罩线型聚能装药较优的结构参数组合,运用正交设计方法对影响射流成型的主要结构参数进行优化设计,获得了不同的试验方案。利用ANSYS/LS-DYNA对各方案进行了数值模拟,得到了不同方案的最大射流速度和射流断裂前的最大长度,经对数值模拟结果分析获得了最佳的参数组合方案。各因素对射流速度和射流长度的影响规律由主至次分别为n→δ→a和n→a→δ,较优参数组合方案分别为n1-δ3-a1和n3-δ1-a1。

起爆方式对截底椭圆形罩LSC射流成型影响的三维数值模拟

为了研究起爆方式对截底椭圆形罩LSC射流成型性能影响的特点和规律，运用ANSYS／LS-DYNA对不同起爆方式下截底椭圆形罩LSC射流成型过程进行了三维数值模拟，获得了不同时刻射流横断面和正面的成型图片、射流最大速度时程曲线和射流最大速度及其出现的时刻。结果表明，对于顶部中线均布多起爆点，两端起爆时差在3／2s以内时，形成的射流最大速度较大，约为4260～4290m／s，成型性能较好，当起爆点数量大于4时，可以认为是顶部中线线起爆；对于两侧棱上均布多起爆点，两端4点同时起爆时形成的射流最大速度较大，约4800m／s，当两侧棱上均布起爆点数量大于6时，可以认为是两侧棱上线起爆；就射流最大速度而言，两侧棱上均布多起爆点普遍大于顶部中线均布多起爆点。因此，起爆方式对LSC射流成型性能影响较大，研究结果在丰富LSC射流成型理论的同时，为实际应用LSC时选择合适的起爆方式提供了参考。

椭圆形罩线型聚能装药射流成型过程数值模拟研究

为了获得椭圆形罩线型聚能装药射流成型的特点和规律,采用数值模拟的方法对其进行研究。运用正交设计方法和ANSYS/LS-DYNA软件得到了较优的试验方案和射流成型的数值模拟过程,以及射流成型过程的特点、3个典型时刻沿对称面射流速度梯度、射流最大速度和杵体最小速度随时间变化关系。结果表明,相对于常见的楔形罩LSC,椭圆形罩LSC形成的射流较长且均匀,质量相对较大,速度也较高;形成的杵体速度梯度小,横断面外形近似为椭圆形,质量相对较小且集中;射流最小速度位于两翼处而非杵体上。

半椭圆形罩LSC的准三维和三维数值模拟对比

为了得到半椭圆形罩线型聚能装药(LSC)射流成型的特点和规律,利用ANSYS/LS-DYNA软件分别建立了半椭圆形罩LSC的准三维和三维数值计算模型,对射流成型过程进行了数值模拟,获得了射流成型过程的特点和典型时刻沿对称面射流速度梯度分布及射流最大速度随时间的变化关系。从横断面看,形成的射流较长且均匀,相对质量和速度均较大,速度梯度呈现明显的三段特征;杵体短而粗,相对质量和速度均较小;两种数值计算模型获得的射流最大速度出现的时刻、杵体断裂时刻和射流断裂时刻以及典型时刻沿对称面射流速度梯度分布均有所差别。结果对比分析表明,三维数值计算模型比准三维计算模型能更全面准确地模拟出射流的成型过程,获得的结果更可靠。