多相燃料分散及瞬态云雾场数值模拟

发布时间：2021-05-15 09:46

　　固液混合燃料通过爆炸驱动形成燃料空气炸药云团，其爆轰威力在很大程度上取决于云团的状态，云团的分布是云爆装置设计的基础。本文基于流体力学理论，采用ANSYS-FLUENT软件对固液混合燃料抛撒过程进行数值模拟。考虑液体燃料的蒸发和铝粉颗粒对燃料分散过程的影响，对2kg云爆装置燃料分散过程进行数值模拟计算，其中云团范围和边缘速度与实验结果相吻合。同时对云爆装置中心水平线位置和高于云爆装置中心水平线0.5m的标志性位置进行浓度和湍流强度监测，高于云爆装置中心水平线0.5m监测点的云雾浓度低于对应云爆装置中心水平线上监测点的云雾浓度，且随着与云爆装置中心距离的增加，云雾浓度峰值和湍流强度峰值逐渐减小。改变爆炸驱动载荷压力幅值、爆炸驱动载荷作用时间、固液比和液体燃料组分，研究云团抛撒范围和边缘速度的变化规律，并对云雾浓度以及湍流强度进行分析，结果表明爆炸驱动载荷作用时间一定，载荷压力幅值越大，云团抛撒范围也越大；爆炸驱动载荷压力幅值一定，载荷作用时间对云团抛撒范围的影响不大；燃料的固液比不影响云团的抛撒范围；而液体组分的改变会影响云团的抛撒范围。大装药量是燃料空气炸药的发展趋势，本文分别对7kg... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

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Abstract
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目录
图表目录
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 多相燃料的分散国内外研究现状
        1.2.1 多相燃料分散实验研究现状
        1.2.2 多相燃料分散数值模拟研究
    1.3 本文研究思路、研究方法及研究内容
第2章 固液混合燃料分散数值方法
    2.1 气相流动控制方程
        2.1.1 连续性方程(质量守恒方程)
        2.1.2 动量守恒方程(N-S 方程)
        2.1.3 能量守恒方程
    2.2 液相控制方程
    2.3 湍流流动模型
    2.4 蒸发相变模型
    2.5 离散相(颗粒)模型
    2.6 计算模型
        2.6.1 几何模型
        2.6.2 数值模型
        2.6.3 边界条件
        2.6.4 参数设置
    2.7 网格划分与验证
第3章 爆炸驱动气固液三相云雾流场
    3.1 爆炸驱动载荷特征及边界条件
    3.2 多相云雾流场的基本规律
        3.2.1 2 kg 云爆装置燃料抛撒实验
        3.2.2 FAE 燃料抛撒数值模拟计算
    3.3 本章小结
第4章 云雾场分布的影响因素及规律
    4.1 爆炸驱动载荷的影响
        4.1.1 爆炸驱动载荷压力幅值的影响
        4.1.2 爆炸驱动载荷作用时间的影响
    4.2 燃料固液比的影响
    4.3 液体组分的影响
        4.3.1 硝基甲烷为敏化剂
        4.3.2 辛烷为敏化剂
        4.3.3 液体组份对云雾场分布的影响
    4.4 本章小结
第5章 云雾场分布的尺度效应
    5.1 7 kg 云爆装置
        5.1.1 7 kg 云爆装置燃料抛撒范围分析
        5.1.2 7 kg 云爆装置云雾浓度分析
        5.1.3 7 kg 云爆装置燃料湍流强度分析
    5.2 13 kg 云爆装置
        5.2.1 13 kg 云爆装置燃料抛撒范围分析
        5.2.2 13 kg 云爆装置云雾浓度分析
        5.2.3 13 kg 云爆装置燃料湍流强度分析
    5.3 100 kg 云爆装置
        5.3.1 100 kg 云爆装置燃料抛撒范围分析
        5.3.2 100 kg 云爆装置云雾浓度分析
        5.3.3 100 kg 云爆装置燃料湍流强度分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文主要研究结论
    6.2 本文主要创新点
    6.3 进一步工作展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸抛撒方式对FAE近场抛撒影响的数值模拟研究[J]. 贾飞,李向东,白强本,刘天宋.  机械与电子. 2014(04)
[2]中心装药起爆方式对FAE燃料抛撒的影响分析[J]. 郭俊,余文力,王少龙,罗永锋,高洪泉.  战术导弹技术. 2014(02)
[3]燃料空气炸药爆炸抛撒初期燃料和壳体的运动特性[J]. 鞠伟,丁珏,翁培奋,惠君明,王伯良.  应用力学学报. 2013(06)
[4]液固复合FAE云雾状态影响因素的试验研究[J]. 李席,王伯良,韩早,王兴龙.  爆破器材. 2013(05)
[5]抛撒药壳体对一次起爆型云爆弹威力的影响规律[J]. 高洪泉,卢芳云,王少龙,罗永锋,颜澎,袁伟,胡健.  爆炸与冲击. 2011(04)
[6]云爆弹外壳体厚度对威力的影响规律研究[J]. 高洪泉,卢芳云,罗永锋,王少龙,胡建,袁伟,秦志强.  高压物理学报. 2011(01)
[7]云爆弹结构对爆炸威力影响规律的试验研究[J]. 高洪泉,卢芳云,王少龙,罗永锋,袁亚楠.  弹道学报. 2010(04)
[8]爆炸抛撒方式对FAE云雾爆轰特性及威力影响的实验研究[J]. 张陶,於津,惠君明.  弹箭与制导学报. 2010(01)
[9]云爆装置初始作用过程数值模拟[J]. 李建平,白春华,郭昭平.  弹箭与制导学报. 2009(05)
[10]壳体对云爆弹药燃料抛撒影响的仿真分析[J]. 宋志东,李运华,周伦.  系统仿真学报. 2007(24)

博士论文
[1]云爆战斗部基础技术研究[D]. 郭学永.南京理工大学 2006



本文编号：3187419