局部变壁厚球缺型药型罩侵彻威力性能的数值模拟及试验验证

为了提高聚能杆式射流的侵彻威力性能,设计了3种药型罩罩口边缘局部变壁厚球缺型药型罩,并采用LS-DYNA软件对3种不同结构球缺型药型罩的成型过程进行数值模拟,研究了不同结构药型罩的杆式射流对侵彻靶板威力性能的影响,并通过试验对模拟结果进行验证。数值模拟结果表明,与等壁厚球缺型药型罩相比,罩口端外壁采用局部凸弧、平弧、凹弧结构时,杆式射流穿孔深度分别增加8.4%、10.9%、19.5%,且平均开孔孔径分别增加2.4%、7.2%、5.5%;其中,采用凹弧结构时侵彻深度最大,采用平弧结构时平均开孔孔径最大。试验结果表明,相对于等壁厚球缺型药型罩,采用局部平弧球缺型药型罩可在提高战斗部穿孔深度的同时兼顾开孔威力要求。试验结果与数值模拟结果具有较好的一致性。

变壁厚双层药型罩形成复合射流的仿真研究

利用LS-DYNA有限元分析软件,研究典型聚能装药射流与杵体对应初始药型罩的材料分配关系,并依据该分配关系设计了一种新型变壁厚双层药型罩。数值模拟和试验结果表明:利用有效射流与药型罩材料分配关系设计的新型变壁厚铜铝双层药型罩与等壁厚单铜罩形成的射流形态基本相似,但新型变壁厚铜铝双层药型罩形成射流的头部速度达到6 853 m/s,比等壁厚单铜罩射流头部速度提高10.2%。新型铜/铝变壁厚双层药型罩形成射流的性能要优于等壁厚单层铜罩射流的性能。

提高流动效率的新型射孔弹

射孔在非常规油气藏的开发中,作为压裂的前导工艺,为后续油气采集提供通道。开发一种具有变壁厚锥弧结构药型罩的新型非常规油气藏高流动效率射孔弹,数值仿真显示,新型射孔弹形成的射流头部初速度更高、形态更稳定。模拟地层条件的流动效率和现场应用试验表明,与深穿透射孔弹相比,新型射孔弹形成的孔道具有更高的流动效率,摩阻更小,在非常规油气藏的开发上颇具优势。

变壁厚双层罩形成聚能射流的数值模拟

针对等壁厚药型罩利用率低的问题,结合变壁厚与双层药型罩形成射流的优点,本文设计一种变壁厚双层药型罩结构。运用AUTODYN软件仿真分析了变壁厚双层药型罩形成射流的过程,与等壁厚双层罩形成的射流进行了对比,阐明了变壁厚双层药型罩的优势。具有变壁厚双层药型罩结构特征的药型罩可以明显提高射流头部速度与药型罩利用率;仿真分析了装药结构参数对聚能侵彻体成型的影响,获得了药型罩底部铝厚度和顶部铝厚度占总厚度的比对侵彻体成型性能的影响。