非结构网格下凝聚炸药爆轰波传播的直接数值模拟研究

发布时间：2024-02-15 11:45

　　凝聚炸药爆轰波的实验研究已经较为成熟,考虑到实验研究的工程量较大、研究成本较高以及实验环境的不确定性等因素,借助计算机技术通过数值模拟爆轰波的传播过程已经成为一种较为经济的科研方式,并且通过数值计算的方法可以得到实验中许多问题无法得到的解析解。在凝聚炸药爆轰波传播过程的数值模拟研究中,直接数值模拟方法是一种较为简洁且数值模拟结果可靠性较高的算法,但其对计算力的巨大需求也是一个显著的缺点。为了得到较好的数值模拟结果,本文建立了非结构网格下凝聚炸药爆轰波传播过程的直接数值模拟模型。该模型的建立,有助于今后不同类型状态方程下凝聚炸药爆轰波直接数值模拟的研究,并且非结构网格下有限体积法的重构演化方法有利于之后复杂几何体内爆轰波传播的直接数值模拟研究。本文通过求解二维反应Euler方程组,得到了不同时刻的爆轰波阵面位置,并且探讨了一维平面流动时流动区域状态参量的变化规律。数值模拟结果表明非结构网格下有限体积法对半离散控制方程组的重构及演化是适用的,并且成功捕捉到钝感凝聚炸药爆轰波阵面的波形,与实验观测到的爆轰波形类似,波阵面发生弯曲,出现曲率效应。本文推导了钝感凝聚炸药爆轰波ZND模型反应区解析...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２?（ａ）．扩张管中间隔１?／ｚｓ时由ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ?－／ｃ解对应的爆轰速度（ｍｍ／／ｚｓ）；??（ｂ）．扩张管中间隔１?时ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ?Ｚ）ｎ－／ｃ曲线簇（虚线）与ＤＮＳ曲线簇（实线）对比图［１１］??

（ａ）．?（ｂ）．??图１．１?（ａ）．间隔１?ｐ时的爆轰波前沿曲线簇；??（ｂ）．间隔１斯时ＤＮＳ方法得到的爆轰波前沿曲线簇与点画线表示的惠更斯解的对比图：１１］??２〇－?ｍｍ？／／／?２〇＂?

图１．３?（ａ）．圆弧管中间隔１?时由ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ?Ｚ）ｎ?—／ｃ解对应的爆轰速度（ｍｍ／／／５）；??（ｂ）．圆弧管中间隔１?／／ｓ时ｌｅｖｅｌ－ｓｅｔ?Ｄ？－ｋ曲线簇（虚线）与ＤＮＳ曲线簇（实线）对比图

（ａ）．?（ｂ）．??图１．１?（ａ）．间隔１?ｐ时的爆轰波前沿曲线簇；??（ｂ）．间隔１斯时ＤＮＳ方法得到的爆轰波前沿曲线簇与点画线表示的惠更斯解的对比图：１１］??２〇－?ｍｍ？／／／?２〇＂?

图１．４?（ａ）气体冲击波衍射原理图（ｂ）?ＺＮＤ－ＣＪ模型中扰动角与反应度Ｚ关系图??

出了具体的斜爆轰波的结构特征。在高爆炸药爆轰波传播的研宄中，Ｒｏｍｉｃｋ等给出了??具体的高阶爆轰波装配方法［２７］。Ｐｏｗｅｒｓ给出了验证二维流动数值算法的精确解［２８］。考??虑到爆轰波的绕射问题，ｓｋｅｗＳ［２９］对气体冲击波衍射问题给出了结构原理图，如图１．４??所示。Ａ....

图２．?２爆轰波阵面附近的圆柱体微元??

如图２．２所示，若爆轰波阵面在时间（内穿过整个圆柱体，则圆柱体的初始体积和??质量分别等于ＳＣＤ?－?ｕ＃和ｐＱＳ（￡＞?—Ｗｔ，其中ｐＱ为炸药的初始密度。左侧端面为爆轰??波进入圆柱体的入口，以反应产物质点速度ｗ移动，经过时间ｔ，圆柱体的高度缩短了??Ｃｕ－ｕｊｔ。因此，反应产....

本文编号：3899690