爆炸破片在液舱中的速度衰减特性研究

发布时间：2021-01-08 17:10

　　开展了不同长径比平头破片高速入水速度衰减特性的研究,推导了速度衰减公式,确定了阻力系数为影响速度衰减的关键因素。验证了数值仿真方法在超空泡条件下速度衰减准确性,开展不同长径比、不同速度破片入水的数值计算,分析不同速度下的衰减规律,得到了不同阶段的阻力系数公式。结论为:（1）破片高速入水时速度衰减主要取决于速度衰减系数和阻力衰减系数,同一破片在入水过程的速度衰减系数可近似为一常数;（2）速度衰减系数随初速度不同有一定变化,在次声速阶段为常数,在近声速阶段上升较快,在超声速阶段略有下降;（3）影响破片速度衰减的主要因素是迎流面积和头型系数。 

【文章来源】：中国造船. 2016,57(01)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

模型示意图

130中国造船学术论文2.2材料模型及参数对于水介质使用Shock状态方程描述材料的基本特性，该方程基于Hugoniot关系建立，表示为11pUCSU，其中U为冲击速度，pU为粒子速度。方程中的参数如表2所示。表2水的shock状态方程参数/(g/cm3)C1S1数值1.00.281.483×1031.75弹体材料选用Steel4340，并采用考虑应变强化、温度软化和应变率强化的J-C本构模型[9]，损伤准则采用计及应力三轴度、应变率和温度效应的延性损伤准则[10]，具体参数如表3所示。表3Steel4340材料参数参数A/MPaB/MPaCnMD1数值7707920.0140.261.030.05参数D2D3D4D5Tm/k数值3.44-2.120.002-0.6117933计算结果与分析3.1计算方法的验证为了验证数值方法的有效性，对文献[11]中开展的试验应用AUTODYN进行了数值模拟。在试验中，侦用轻气炮发射直径为12.65mm，长为25.4mm的圆柱形平头弹体，初始入水速度0v为603m/s。如图2所示，数值模拟与实验的空穴尺寸吻合较好。(a)试验t=0.2222ms(b)计算t=0.2201ms(c)试验t=0.4444ms(d)计算t=0.4402ms图2弹体入水过程中的空穴对相同的圆柱形弹体（直径12.65mm，长为25.4mm），在入水速度分别为397m/s和603m/s的条件下，其速度和位移的试验和数值仿真的对比如图3所示。直径12.65mm，长为38.1mm的弹体，在入水速度分别为414m/s和498m/s，其速度和位移的试验和数值仿真的对比如图4所示。结果表明，数值仿真与试验值误差较小，可以运用数值仿真方法对高速破片入水问题进行分析。

57卷第1期（总第217期）李营，等：爆炸破片在液舱中的速度衰减特性研究131图3长度为25.4mm的平头圆柱体弹在两种速度下的实验和仿真对比图4长度为38.1mm的平头圆柱体弹在两种不同速度下的实验和仿真对比3.2速度衰减特性分析直径为10mm，长为20mm的圆柱形破片在600~2400m/s的速度区间内的速度衰减如图5所示。在较低速度区间（<1000m/s）内，衰减规律较为一致；随着入水速度的增大，衰减更加剧烈，初速度2400m/s的破片在水中运动了300mm左右的距离后其速度仅为200m/s左右，甚至低于初速度600m/s破片运行同样距离后的速度。从速度衰减比来看，低于水中声速（1400m/s）的破片速衰减比度趋于一致，高于声速的破片速度衰减比明显增大，如图6所示。图5速度随距离衰减的规律（长径比2）图6速度衰减比的变化（长径比2）直径为20mm，长为10mm的圆柱形破片在600~2400m/s的速度区间内的速度衰减特性如图7所

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2964980