Zr基非晶合金破片撞击充液容器液压水锤效应试验研究

为研究Zr基非晶合金破片撞击充液容器形成的液压水锤效应,本文开展了Zr基非晶合金和45钢破片撞击对比试验,并通过高速摄像和压力传感器对撞击过程及压力变化进行捕捉。试验结果表明:Zr基非晶合金破片在穿透过程中发生破碎,在液体中形成碎片云,造成的液压水锤效应同样具有传统惰性破片的典型阶段;同45钢破片相比,非晶合金破片形成的空腔径向尺寸更大,轴向尺寸更短,空腔振荡阶段更剧烈;液压水锤冲击及阻滞阶段,Zr基非晶合金破片撞击容器产生的近端压力峰值更大。

高速侵彻体撞击充液容器形成的液压水锤效应研究进展

受高速侵彻体撞击的充液容器会出现大变形、撕裂甚至解体,这一现象被称作液压水锤效应。将液压水锤效应分成侵彻阶段、冲击阶段、阻滞阶段、穿出阶段和空泡振荡阶段等5个阶段,围绕这5个阶段以及液压水锤效应对充液容器结构的毁伤,阐述了该领域的国内外研究现状。目前液压水锤效应的相关研究还存在着不足,例如,侵彻体动能与初始冲击波的强度的关系及容器前面板和初始冲击波的相互作用;液体域大小和容器结构对空泡的扩展的影响;空泡振荡阶段容器内的压力分布及空泡的形态变化规律。

高速破片撞击充液容器形成液压水锤的试验研究

为研究高速破片撞击充液容器形成的液压水锤效应,设计一套试验装置和测试方法,试验破片撞击充液容器产生空腔的变化过程、液体中不同位置处的压力变化以及前后面板的变形情况。试验发现:破片撞击容器后面板时会出现一圈空化气泡,气泡在后面板内表面从撞击点位置迅速沿径向扩展;液压水锤初始冲击阶段,距离撞击点较近区域在初始冲击波压力脉冲过后会出现一个较大负压,而距离撞击点较远区域不受负压影响;破片撞击速度对容器前面板最大变形影响较小,变形范围随着撞击速度的增大沿撞击点向四周扩展。后面板的最大变形及变形范围都随着破片撞击速度的增大而变大。

液压水锤效应引起液体喷溅特性及其影响因素试验研究

为研究液压水锤效应引起的液体喷溅特性及其影响因素,进行了高速破片撞击充液容器的试验,测试了液体内的空腔振荡特性、压力分布特性和容器外的液体喷溅特性。试验结果表明:液压水锤效应引起的液体喷溅有两个不同的阶段。第一个阶段发生在空腔生长到最大体积后的400~700μs内,喷溅液体的头部呈箭状;在第二个阶段出现多次形状相似的脉动喷溅,且单次脉动均发生在每次空腔溃灭之后,喷溅液体具有伞状头部与线状尾部。液体内的压力和侵彻孔的形态共同影响液体的喷溅速度,相对喷溅速度与破片的撞击速度成反比。喷溅液体在运动过程中存在速度波动,且随着喷溅次数的增加,液体喷溅速度逐渐下降,速度拐点出现的位置逐渐接近侵彻孔。

液压水锤泵原理及其应用

液压水锤泵无旋转部件 ,易于安装、工作可靠、经久耐用、建设成本低 ,比较适合于具有微小水力资源条件的贫困用水地区 ,以解决山丘地区农村饮水和治旱问题。当前作为节能济困推广产品在国内市场很活跃。简要介绍了液压水锤泵的工作原理、结构和性能、使用情况及经验。

破片撞击充液容器引起的液体喷溅特性研究

为研究破片撞击充液容器引起的液体喷溅特性,开展了液压水锤及液体瞬态喷溅试验,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对该过程进行数值模拟。验证仿真模型的正确性后,研究了液体喷溅特性及破片撞击速度对其的影响。结果表明:主喷溅阶段空泡溃灭所产生的压力远大于低频脉动阶段,而在低频脉动阶段,空泡会反复膨胀与收缩,故低频脉动阶段的压力脉冲持续时间长于主喷溅阶段;空泡溃灭是液体射流产生的直接原因。喷溅流量与侵彻孔处液体压力、侵彻孔附近的液体质量有关;液体射流初始喷溅速度不仅与侵彻孔处液体压力有关,还与侵彻孔附近液体的运动速度有关。

高速破片撞击充液容器时容器壁面的损伤

为研究高速破片(钨球)撞击充液容器(贯穿前后壁面)时容器壁面的毁伤情况,利用ANSYS/LSDYNA对该过程进行了数值模拟,分析了破片撞击动能对充液容器前后壁面毁伤程度的影响,并进行实验验证。结果表明:高速破片撞击充液容器形成的液压水锤对充液容器前后壁面的破坏程度可分为3个等级,即前后壁面均未出现裂纹、前壁面没有出现裂纹后壁面出现裂纹和前后壁面均出现裂纹且后壁面呈花瓣式开裂;破片撞击充液容器过程中,前后壁面的最大变形量和前后壁面的裂纹总数随破片撞击动能的增加而增大。

双破片撞击充液容器时液体内压力分布研究

为研究双破片作用下的液压水锤效应液体内压力分布。利用ANSYS/LS-DYNA对该过程进行了数值模拟,并进行了试验验证;分析了双破片作用下液体内的压力分布、衰减及叠加效应。结果表明:冲击波前沿和破片头部高压区会分别在两个破片之间叠加,形成叠加波;在轴线方向上叠加压力随着距离的增大逐渐减小;在径向方向上,破片运动轨迹线上的压力最大,越偏离此线,压力越小;叠加压力会随着破片间距的增大而减小。

双破片侵彻耦合载荷对容器壁面的毁伤研究

为研究双破片撞击充液容器引起的液压水锤现象对壁面的毁伤,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对该过程进行数值模拟,并进行试验验证。分析破片撞击动能、间距、作用时间间隔对容器壁面毁伤的影响。结果表明:破片撞击充液容器的动能越大,壁面变形越大;当壁面出现裂纹时,变形量增长速度加快;破片撞击点间距对容器前壁面的变形影响较小,对后壁面影响较大;破片撞击点间距越小,壁面变形量越大;壁面变形量随着两破片撞击时间间隔的增大而减小,但时间间隔增大至0. 10 ms时对壁面变形将无影响。