基于SPH方法的凝胶燃料单滴微爆过程模拟

摘要：

为探究凝胶燃料单滴微爆过程中液滴形态和物理量变化规律,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对JP-8金属凝胶液滴的微爆过程进行数值模拟研究.引入完全变光滑长度SPH方法解决气泡膨胀过程中密度梯度和光滑长度梯度变化剧烈的问题.采用修正JCD(Johnson-Cook Damage)强度模型模拟了弹性胶凝剂膜.模拟了凝胶液滴微爆过程中,内部气泡生长、膨胀、破壳、喷射等过程.得到了气泡变形过程中液滴内部压力和胶凝剂膜的应力变化特性.探索了凝胶液滴微爆过程中液滴半径、压力、拉伸应力、表面张力等物理量的变化规律.数值模拟结果显示,随着时间的推移,凝胶液滴体积逐渐膨胀,压力震荡上升,当直径膨胀比D/D0达到1.4时,胶凝剂膜破裂,液滴体积迅速缩小,压力急剧下降.对于多气泡凝胶液滴,大气泡相对小气泡膨胀更快,且大气泡产生对壁面的压力更大,导致胶凝剂膜在靠近大气泡附近破裂,破裂时间相较于单一气泡有所缩短.数值模拟结果与实验结果相吻合,揭示了凝胶液滴微爆过程的内在机理,验证了SPH算法在解决此类问题上的有效性.

关键词：凝胶燃料、光滑粒子流体动力学(SPH)、微爆过程

所属期刊栏目：25

分类号：TJ55;O35;V1(爆破器材、烟火器材、火炸药)

资助基金：国家自然科学基金资助51276192

在线出版日期：2017-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：372-378