《衝擊載入下金屬與氣體界面微噴射現象的數值研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由郝鵬程擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：衝擊載入下金屬與氣體界面微噴射現象的數值研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郝鵬程
- 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微噴射是武器物理研究中的一個重要現象，其物理過程十分複雜，氣體的引入使該過程更加複雜。已有研究大多著眼於材料-真空界面產生的微射流，直接數值模擬研究微射流-氣體間的相互作用規律鮮見報導。為完善微噴射理論建模，需要大量的實驗和數值模擬數據。因此，開展直接數值模擬研究其規律十分必要。. 針對充氣條件下微噴射現象，本課題擬以多介質彈塑性流體力學歐拉程式為基礎，建立適於研究具有高密度比特徵的充氣微噴射現象的數值模擬能力，開展充氣微噴現象的直接數值模擬研究。數值研究充氣條件下微射流的飛行演化規律，以及氣體和材料的相關因素對這一過程的影響規律。本課題的成功實施能夠增進對武器物理等相關領域中微噴混合效應的認識。
結題摘要
微噴射是武器物理研究中的一個重要現象，其物理過程十分複雜，氣體的引入使該過程更加複雜。已有研究大多著眼於材料-真空界面產生的微射流，直接數值模擬研究微射流-氣體間的相互作用規律鮮見報導。針對充氣條件下微噴射現象，本項目以多介質彈塑性流體力學歐拉程式為基礎，建立了適於研究具有高密度比特徵的充氣微噴射現象的數值模擬能力，開展了充氣微噴現象的直接數值模擬研究。數值研究了充氣條件下微射流的飛行演化規律，以及氣體和材料等因素的影響規律。研究結果表明：射流速度隨溝槽角度增加近似呈線性遞減，V型缺陷和正弦缺陷的結果差別較小；充氣環境下微射流頭部經歷加速、減速、變形破碎、霧化等四個階段；真空中，射流質量分布基本保持不變；充氣環境中，初期的射流質量分布與真空相近，頭部略微鈍粗、破碎，但是霧化後，射流頭部的質量以顆粒形式向尾部轉移；不同的充氣壓力下，各階段的特徵相似，頭部破碎形態有所不同，隨充氣壓力升高減速越快，但霧化前的質量分布沒有明顯差異；在較高的充氣壓力下，會出現射流追趕的現象，主要是較高氣體壓力使微射流頭部破碎減速過快而被較後的射流趕上；隨衝擊壓力升高，微射流頭部速度越高、減速越快、霧化越早；隨缺陷角度減小，微射流頭部速度越高、減速越快、霧化越早，較大角度情況下，射流破碎霧化效應相對較弱。 數值研究了柱形內爆載入下金屬界面不穩定。材料強度對界面不穩定性發展有不可忽略的抑制作用，材料屈服強度對高模數不穩定增長的抑制作用較強，而材料剪下模量對不穩定性發展的影響相對較弱；對於相同擾動的金屬殼，存在最不穩定模數，隨材料屈服強度增加而減小，並近似與屈服強度的對數呈線性關係；隨著殼厚度減小，擾動增長加快。 本項目的研究成果加深了對武器物理等相關領域中微噴混合效應的認識。
