潘龙
,
王焕然
,
姚尔人
,
王新兵
工程热物理学报
物体入水过程中会受到水体的强烈冲击作用,这种强烈冲击会对高速入水物体的结构产生破坏,因此对入水过程中缓冲机理的研究是物体入水问题研究的重点.本文基于气泡动力学及流体力学提出了采用圆柱体头部喷气方法缓冲入水冲击作用的构想,研究其对入水冲击的影响规律,通过建立头部喷气平头圆柱体入水过程的数学模型,揭示了其对入水冲击力的缓冲机制,比较了物体直接入水和头部喷气入水所受冲击力的大小,并利用数值模拟方法进行了验证.
关键词:
入水
,
头部喷气
,
冲击压强
王焕然
,
王新兵
,
窝丁日海
,
吴琪
工程热物理学报
采用二维轴对称网格、VOF方法和动网格技术对重力作用下半球头圆柱体垂直穿越气液界面过程的气液两相流和圆柱体运动耦合的问题进行了数值模拟,其中圆柱体运动速度由实验数据拟合而得.得到了圆柱体入水过程空泡的形成和闭合等气液界面的变化现象,以及圆柱体所受冲击载荷的变化过程.结果表明:圆柱入水的数值模拟结果与相应实验结果吻合较好;面闭合、向下喷射对圆柱体所受入水冲击载荷有较大的影响.
关键词:
数值模拟
,
VOF方法
,
动网格
,
气液界面
王焕然
,
李彦鹏
,
杨栋
,
席光
工程热物理学报
采用基于Level Set方法的直接数值模拟技术对黏性液体中单个气泡的上升运动进行三维模拟.数值模拟采用拟单相流模型处理气泡内外的气液两相流动,应用Level Set方法捕捉运动气泡的变形.针对Eo数从O(0)～O(2),Mo数从O(-11)～O(2)的流动范围,重点研究了上升气泡的形状特性,并与经典的气泡形状图谱进行了比较.模拟结果表明,上升气泡的形状与无量纲参数(Eo、Mo和Re)密切相关.在高Re的扁椭球区域,数值发现了气泡形状的周期性振荡行为.
关键词:
气泡形状
,
Level Set方法
,
直接数值模拟
樊玉峤
,
赵雪珺
,
王亚洲
,
孙中国
,
席光
,
王焕然
工程热物理学报
细颈容器向外倾倒液体时,在颈部会产生周期性间歇振荡的“瓶颈效应”.本实验设计了转角、转速、瓶口大小、转轴位置均可调的有机玻璃容器,采用高速摄影仪对这一现象进行了观察.研究了瓶颈效应产生的基本原理,并探究了容器倾倒角度对瓶颈处气泡产生和生长、液体倾倒平均流量的影响.研究发现,瓶颈效应在倾倒角度不小于某一临界角度时产生,本实验中该临界角度为86°;随倾倒角度增大,气泡在产生和发展过程中稳定性下降,振动愈发剧烈,表面皱褶程度增强;在同一实验条件下,平均流量随着倾倒角度的增加,呈现出先增大后减小的趋势,本实验中平均流量最大值所对应的角度为160°.
关键词:
瓶颈效应
,
高速摄影仪
,
气泡
,
液体倾倒
,
实验研究
高光发
,
李永池
,
赵凯
,
王焕然
兵器材料科学与工程
利用材料动静态力学性能实验结果拟合出的Johnson-cook本构方程,在应用于侵彻问题研究时需要做进一步的校正和优化.基于现有侵彻实验结果和经验证较准确的材料本构方程,对弹靶材料均为4340钢时杆弹垂直侵彻半无限靶板进行系列数值仿真研究和初步的理论分析,得到各本构参数对侵彻计算结果特别是最大侵彻深度的影响规律.研究表明:除参数A外,其他4个参数与弹体的最大侵彻深度之间分别呈线性关系;材料的应变率硬化因子C、温度软化因子m和应变硬化指数n对弹体最大侵彻深度影响远小于参数A和B;相对于参数B与n,参数A的实验测量误差相对较小;在参数的校正和优化过程中,注意对参数A和B、n进行调节,特别是参数B的优化.给出各参数与弹体最大侵彻深度的内在联系表达式,并对实验中的4340钢进行校正和优化.计算表明,利用优化后的本构参数所得到的侵彻结果更加准确.
关键词:
高速侵彻
,
Johnson-cook本构模型
,
Johnson-cook破坏准则
,
侵彻规律
,
参数优化
高光发
,
李永池
,
赵凯
,
王焕然
兵器材料科学与工程
利用Johnson-Cook破坏模型和非线性商业软件Abaqus,以4340钢杆弹垂直侵彻半无限4340钢靶板为例,探讨和分析参数D1～D5对破坏等效应变及侵彻计算过程与结果的影响,并获得各参数对侵彻深度的影响规律.研究表明:参数D1的取值为正值且应非常接近于0.000,综合考虑计算的稳定性,金属材料可取0.001或稍小;D4可取负值,建议为[-0.005,0.005];弹体在侵彻过程中接触部位所受静水压力为正(以压为正)且数值较大,入射速度为2.47 km/s时,弹体头部最大压力-等效应力比最大,达到142.14;D2和D3的取值应非常谨慎,需要通过数值计算验证.用所给出的校正方法和原则,对4340钢的Johnson-Cook破坏准则中参数进行校正,认为参数D1～D5分别可取为0.001、2.730、2.000、0.002和0.610,数值计算表明,用该组数据进行数值计算的结果与实验接近,侵彻仿真过程合理准确.
关键词:
侵彻力学
,
Johnson-Cook破坏准则
,
侵彻规律
,
参数校正
,
4340钢
孙中国
,
席光
,
王焕然
工程热物理学报
本文对移动粒子半隐式法(MPS),一种适用于计算粘性不可压缩流动的全拉格朗日无网格法进行了研究.在原有MPS方法的基础上建立了移动边界作用模型,实现了由于流体中运动部件的平动或转动而引起的流场变化,扩展了MPS方法的应用范围.将计算结果与精确解进行了比较,验证了带运动部件的MPS方法的正确性.同时对十字搅拌器进行了数值模拟,很好地描述了对液体的搅拌过程.为这一类流体机械问题的研究提供了新的数值研究方法.
关键词:
无网格法
,
MPS法
,
移动边界
