随进引信前级爆轰场环境解除保险方法

针对串联式攻坚战斗部随进引信的解除保险环境少的问题,提出利用前级爆轰场解除随进引信保险的方法。该方法利用串联攻坚式战斗部前级引爆所产生的爆轰场环境,爆轰场形成的冲击波使运动中的随进引信产生减加速度,从而使随进引信内的剪切销产生惯性力剪断铜丝解除保险。试验从理论和仿真两方面探求结果,表明:爆轰场可以作为串联式攻坚战斗部随进引信解除保险的环境。

基于带源项非结构网格CE/SE方法的PDRE爆轰排气流场中尾喷管特性研究

为了研究非定常两相脉冲爆轰发动机爆轰和排气流场中尾喷管的特性,推导了带源项非结构三角形网格求解元守恒元数值方法(CE/SE方法)的计算格式,应用该方法数值研究了满填充工况下带不同结构尾喷管火箭式脉冲爆轰发动机的内外流场和爆轰推进性能。研究表明:该非结构网格CE/SE方法可有效捕捉变截面管中强间断和复杂波系结构。各类喷管中,含收敛段喷管排气时间增长,气流在收敛段喉部发生壅塞;含扩张段喷管内出现斜激波过膨胀现象。当环境压力为0.1 MPa、填充率为1时,单次爆轰模式下带不同类型喷管的汽油/空气两相脉冲爆轰发动机的推进性能:除40°角扩张喷管外,其他各类喷管在爆轰和排气进程中均能提高发动机的冲量。

超深井射孔冲击振动模型及减振器振动抑制研究

超深井射孔作业时,射孔弹爆炸瞬间产生的巨大冲击波,将引发管柱的剧烈振动,甚至导致管柱损坏。针对上述问题,运用Hamilton原理,考虑管柱-套管壁接触及超深井高温高压环境等因素的影响,得到管柱系统纵-横-扭耦合非线性动力学模型,并将爆轰压力场与动力学模型相结合,能够准确预测爆轰状态下射孔管柱的振动情况。将研究成果应用于超深井高温高压环境下爆轰射孔对管柱纵-横-扭耦合振动的特性研究,结果表明:合理布置减振器(封隔器以下20~25 m)能有效降低管柱受力,抑制管柱振动,防止管柱与套管发生不良碰撞和减振器的损坏。当单减振器满足不了射孔工况时,双减振器布置能够有效抑制管柱振动,减小管柱受力,增大管串工具的使用寿命。研究成果对降低射孔管柱的安全风险有重大意义。

水平井电缆射孔振动安全性分析

水平井射孔时,射孔弹爆炸会产生巨大的冲击波作用于管柱自身,并造成严重的管柱振动行为,甚至造成管柱与管串工具的损坏。为了研究水平井电缆射孔振动安全性,基于Hamilton原理,考虑射孔爆轰载荷的衰减、管柱-井壁的接触碰撞、超深井高温高压环境和管柱自生约束等因素的影响,建立了水平井电缆射孔纵-横-扭耦合非线性动力学模型。使用Newmark-β法对系统非线性离散方程组进行求解,并编制了相应的MATLAB计算程序。采用西南地区H1实例井井深结构和射孔参数,利用非线性振动模型探究了射孔轰爆载荷在超深井高温高压环境下对水平井电缆射孔纵-横-扭耦合振动的影响机理。研究结果表明:射孔枪过长会增大其横向位移、截面位移和振动幅值,过短则会导致管柱所受到Mises应力增大,故在考虑射孔枪安全使用和抑制振动的前提下,射孔枪长度20 m左右最合适。当射孔弹装药量超过20 g时,管柱所受到的最大Mises应力已经超过了其自身的极限应力值,在保证高效率射孔和管柱安全的前提下,射孔弹装药量应控制在15~20 g之间,这一参数与西南地区龙马溪组H2/3实例井使用的装药量相符合。研究结果可以为特定井的射孔弹装药量提供建议。

串联战斗部前后级作用关系数值模拟研究

利用Autodyn有限元软件采取三维数值仿真的方法,对串联战斗部前后级的作用关系开展研究。基于串联战斗部轴对称的特点,建立了1/2有限元仿真简化模型,通过设置前后级飞行速度0 m/s、100 m/s、200 m/s以及前后级间距10 mm、30 mm、50 mm,利用控制变量法,分析了前后级相对速度、前后级间距对随进子弹受力状态的影响规律。得出了随着前后级相对速度的增大或者前后级间距的减小,随进子弹各点的受力及速度降都会增大的变化规律。仿真结果可以为相关串联战斗部的优化设计提供参考。