聚能射流形成及破甲过程的数值模拟分析

23 期
韩秀清, 等: 聚能射流形成及破甲过程的数值模拟分析
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科学技术与工程
9卷
以上各图的标度条为图中各单元的应力大小, 以不同颜色清晰的表示。最上边的红色为最大值, 最下边的蓝色为最小值, 中间从下到上表示的应力值逐渐增大。
3 炸高对聚能射流侵彻作用的影响
石油射孔弹药型罩底径端面到靶板之间的垂直距离, 即所谓的炸高, 影响着聚能射流对靶板 ( 这里是射孔枪壁 ) 的侵彻深度, 也就是破甲深度。作为算例, 在前述模型数据的基础上, 使用实验参数, 以期找到炸高这一参数对侵彻深度的影响。具体模拟结果如表 1所示。
由于爆炸实验费用昂贵, 试验过程也比较漫长和复杂, 测量手段和观测条件在很大程度上限制了爆破的试验研究。利用流体力学和动力学模型来描述射流的过程需要综合化学反应方程、反应率方程、热传导方程、材料本构关系等方程, 这些方程只有在很多假设、极其简化的情况下才能
1. 3 材料模型在聚能装药射流形成及破甲的数值模拟中, 涉
及到炸药、药型罩和射孔枪壁三种材料模型, 其具体参数在 K 文件里可显示。 1. 3. 1 炸药
程序提供了 MAT _H IGH _EXPLOS IVE _BURN 高能炸药材料模型, 爆轰产物压力与体积关系采用 JW L 状态方程, 其一般形式为 [ 3] :
侵彻深度。因此, 最佳炸高为 22. 92 mm。
4 结语
运用大型有限元软件做前处理, 利用通用显式动力分析程序对圆锥型聚能装药射流进行了数值模拟。这样可以在不引入其他干扰因素的情况下, 对侵彻过程进行计算, 遇到特殊点还可以任意跟踪和放大观察[ 5] , 从而得到试验无法得到的数据。数值计算结果符合石油射孔弹聚能装药射流的物理现象和规律, 存在一定程度的误差, 但在工程允许的范围之内。
1. 3. 2 药型罩用 Johnson Cook本构模型和 Grune isen状态方
程来描述, 而 G rue isen状态方程为:
p=
1-
0 c2 ! 1+
1-
∀0 2
!-
a !2 2
( s1 -
1) !-
s2
!2 !+
1
-
s3
!3 ( !+ 1) 2
+
( ∀0 + a!)E。其中, c是 vs vp 曲线 (即剪切压缩波速曲线 ) 的截距, s1、s2 和 s3 是 vs vp 曲线的斜率系数, ∀0 是
成影响很小, 因此删除炸药 PART 和炸药与金属药型罩间的接触 [ 4 ] , 药型罩向轴线闭合运动时, 由于金属质量收缩到直径较小的区域, 因此罩壁必然冲厚, 同时在枪壁处碰撞, 在碰撞点附近周围区域形成高温、高压高应变区, 并穿透枪壁; t = 30 !s射流较好; 在 t= 40 !s后, 射流拉伸、颈缩, 直到断裂为小段, 各小段射流的长度不再发生变化, 继续运动时, 隔断射流间距逐渐加大。
E
s
=
A R1
exp (
-
R
1V)
+
B R2
exp (
-
R2V)
+
Hale Waihona Puke CV; Vps = A exp( - R1 V ) + B exp( - R2 V ) + CV- ( + 1) 。式中: ps 为等熵压力, E s 为等熵比热力学能, V 是爆轰产物的相对体积, A、B、C、R 1、R2 为待定常数。
表 1 不同炸高对应的侵彻结果
炸高 /mm 19. 1 22. 92 26. 74 30. 56
射流头部节点编号 332 487 600 1115
侵彻深度 /mm 射流断裂时刻 /!s
162. 148
36
197. 989
40
185. 962
52
171 346
32
从上表可以看到, 就射流形成过程而言, 随着炸高
增加, 射流可以充分地得到拉伸, 射流头部速度增加,
侵彻深度提高; 但是另一方面, 随着炸高的增加, 射流
头部速度又降低, 侵彻深度也有降低。在 1 6倍炸高
即炸高为 30. 56 mm 时, 从显式动力分析的后处理程序
中得到的结果显示, 射流在充分拉伸过程中不稳定, 原
因是产生了径向能量分散和摆动, 过早的断裂影响了
式算法特别适合分析此类高度非线性的复杂力学过程, 以期能够真实地反映药型罩的压垮、射流形成及拉伸、断裂的过程和聚能射流对射孔枪的侵彻, 即破甲过程。射孔枪通常由无缝钢管制成, 枪身内壁有定位和紧锁机构, 确保了枪体内的每发射孔弹都能对准枪体盲孔位置。在对模型进行分析的基础上, 给出如下基本假设: 炸药、药型罩和射孔枪壁都是均匀连续介质, 整个爆炸过程为绝热过程, 计算采用顶部中心点起爆, 忽略弹壳对射流的影响, 装药及侵彻结构是轴对称结构。 1. 2 几何模型
图 3 有限元模型
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科学技术与工程
9卷
聚能射流的形成及破甲过程的数值模拟结果如图 4所示, 分别是各个典型时刻聚能的形成和侵彻射孔枪壁即破甲过程的等效应力云图。从图中可以清晰的看到: t = 0 !s是炸药的初始状态; t = 10 !s时, 在爆轰产物的作用下药型罩向对称轴线运动、碰撞, 射流头部已经形成, 此时, 最大应力发生在距药型罩锥顶一定距离处 ( 第 3 841 个单元 ) , 且数值为 4. 686 ! 10- 3, 即图中标度条最上边所示; t= 20 !s时炸药基本爆轰完毕, 对射流的形
实际上, 石油射孔弹的破甲作用包括依次对射孔枪壁、套管、水泥环和岩层的侵彻穿透, 因此为了更真实的模拟这一过程, 需要作进一步的研究。
参考文献
1 郝莉, 王成, 宁建国. 聚能射流问题的数值模拟. 北京理工大学学报, 2003; 23( 1) : 19 21
2 田新莉. 高孔密石油射孔枪结构优化设计方法研究. 长春: 长春工业大学, 2007
中图法分类号 O 343. 2 TE951;
文献标志码 A
油气井射孔是一项非常重要的完井作业。水力射孔、激光射孔等新型射孔技术由于市场经济的拉动在国内外石油射孔领域获得了长足的发展, 但是作业周期长、投资费用高, 所以未在石油射孔方面获得大面积的推广应用。而采用爆破技术手段的聚能射孔以其快速、高效、低廉、作业效果显著等特点占据着完井作业的重要地位。这就是以石油射孔弹为核心, 利用聚能装药效应, 在引爆射孔弹之后产生高温、高压、高能量密度射流, 在极其短暂的时间内 ( 微秒级或毫秒级 ) 将射孔枪及套管穿透并射入含油层的岩石中, 使得井筒环境与底层环境相互沟通, 从而形成有效的流油通道。
取得解析解, 且误差较大。然而, 数值解能够突破控制方程的限制, 可以得到更接近实际情况的解。因此, 利用计算机对聚能装药爆破形成射流及破甲过程进行数值仿真就成为一种重要的研究方法 [ 1 ] 。
1 计算模型
1. 1 基本假设本文所采用的有限元显式动力分析软件的显
3 恽寿榕, 赵衡阳. 爆炸力学. 北京: 国防工业出版社, 2005 4 史党勇, 李裕春, 张胜民. 基于 AN SY S /LS DYNA 8. 1 进行显式动
力分析. 北京: 清华大学出版社, 2005 5 章媛. 线型聚能装药射流形成及侵彻钢板的数值模拟. 科技情
报开发与经济, 2006; 16( 23) : 181 182
Construction Eng ineering College, J iL in U n iversity2, Changchun 130021, P. R. Ch ina)
[ Ab stract] Num erical sim ulation o f the shaped charge jet form ation process and pene trat ion through the w all of perforating gun are m ade by use of the exp licit dynam ic finite elem ent analysis program. And the resu lts o f num eri ca l sim u lation are d iscussed. T he d istribut ion character o f the param eter, w hich is called he ight of burst , is ana lysed. T he resu lts o f num erical sim u la tion are agreem ent w ith physica l phenom ena and law s o f jet form at ion and penetration. T he study ind icates that the calcu lation m odel and sim ulat ion m ethod are reasonable and feasible, so can be applied to the optim izing design for shaped charge jet, wh ich m ay be used for re ference to m anufacture and scient ific research o f perforat ing bulle.t [ Key word s] fin ite elem ent ana lysis shaped charge jet penetration num erical sim ulat ion

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聚能射流引爆带壳装药数值计算分析

文章编号 :１００６Ｇ７０５１(２０１８)０５Ｇ００２３Ｇ０５
聚能射流引爆带壳装药数值计算分析
詹发０００)
摘要 :为了分析聚能灭雷装药中的聚能射流速度引爆带壳装药的能力,应用有限元数值计算方法,以金属杆撞击起爆带壳装药模型,模拟聚能装药金属射流引爆带壳装药,分析不同直径金属杆以不同初速的初始条件侵彻不同厚度靶板,引爆带壳装药,并与 held 理论进行了比较.通过大量的数值计算,得到了不同直径金属杆引爆带壳装药的射流极限速度. 分析结果表明,金属杆直径越小, held判据的k 值越大,即引爆带壳装药需要的射流速度越大;held判据的k 值越小,即引爆带壳装药需要的射流速度越小. 所以,要保证射流在具有一定直径的前提下 ,并提高射流的速度 ,以达到起爆装药的目的 . 关键词 :聚能射流;冲击起爆;带壳装药;射流速度;数值模拟;金属杆中图分类号 :TJ４１０．３文献标志码 :A doi:１０．３９６９/ji．ssn．１００６Ｇ７０５１．２０１８．０５．００４
自水雷问世以来,水雷战始终是一种有效的作战手段,并将长期而广泛地运用下去,贯穿于战争始末.在两栖登陆作战中,隐蔽地识别和清除水深１２ m 以下到拍岸浪区并直到海滩的水雷是非常重要的任务,但是发现并清除拍岸浪区等的
工程爆破 ENGINEERINGBLASTING ２０１８年１０月第２４卷第５期

聚能射流对靶板侵彻的数值仿真

ｌｗｓＩｅｉｉｓｔｅｍｏｅｎｕｒｃｌｓｍｕａｉｎｉｒａｏａｌｎｓ，ｎｒｖｄｓｓｍｅｔｅｒｔｃｌｂｓｓｆｒｔｅｂｌｅａ．ｔｖｒｆｅｈｄｌａｄｎｍｅｉａｉｌｔｏｓｅｓｎｂｅｅｓａｄｐｏｉｅｏｈｏｅｉａａｉｏｈｕｌｔｔｓｉｇａｄａｐａｓ１Ｔｈｎｉｅｒｎｅｉｎｈｓｉｏｔｎｐｌａｉｎｖｌｅｅｔｎｐｒｉａ．ｅｅｇｎｅｉｇｄｓｇａｍｐｒａｔｐｉｔｏａｕ．ｎａｃＫｅｗｏｄ：ｈｐｄｃａｇ；ｍｅｉａｉｕａｉｎＥｕｅ．ｇａｇｌｏｉｍｙｒｓＳａｅｈｒｅＮｕｒｃｌｍｌｔｏ；ｌｒＬａｒｎｅａｇｒｔｓｈ
兵工自动化
ＯｒｄｎａｎｃｎｄｕｓｒｕｔｅＩｔｙＡｏｍａｔｏｎｉ
２０１０ｌ０．
２（）９１
ｄｉ１．９９ｊｓｎ１０・５６２１．１０ｏ：０３６／ｉｓ．０６１７．０Ｏ０．７．０
聚能射流对靶板侵彻的数值仿真
崔军，徐峰，李向荣（甲兵工程学院兵器工程系，北京１０７）装００２
摘要：利用ＡＵＴＤＹＮ非线性动力学分析软件，采用ＪｈｓｎＣｏ动态本构模型和多物质Ｅｌｒ算法，对某子Ｏｏｎｏｏｋｕｅ母弹的子弹聚能射流形成、侵彻钢板过程进行了数值仿真，得到与试验结果相近的聚能射流形成和侵彻的物理现象和规律，验证了该模型和数值模拟的合理性，为该弹的测试和鉴定提供一些理论依据，对聚能破甲战斗部的工程设

聚能射流侵彻装甲钢的计算分析

过程。
关键词：爆炸力学；聚Fra bibliotek能射流；ＡＴＯＳ — Ｍ模型；数值模拟
中图分类号：０３８５；ＴＪ４１３．２文献标志码：Ａ
ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｈａｐｅｄＪｅｔＰｅｎｅｔｒａｔｉｎｇＳｔｅｅｌＴａｒｇｅｔ
ｆｏｒｍｅｄｂｙｓｈａｐｅｄｊｅｔｗａｓｄｒａｗｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｈｏｌｅｃｒｏｓｓ — ｓｅｃｔｉｏｎ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆＡＴＯＳ－Ｍｍｏｄｅｌａｇｒｅｅｗｉｔｈ
第３３卷
第１期
弹
箭
与
制
导
学
报
Ｖ０１．３３ＮＯ．１
Ｆｅｂ２０ｌ３
２０１３年２月
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓ，Ｒｏｃｋｅｔｓ，ＭｉｓｓｉｌｅｓａｎｄＧｕｉｄａｎｃｅ
ＧＡＯＹｏｎｇｈｏｎｇ一，ＬＩＵＴｉａｎｓｈｅｎｇ，ＧＵＸｉａｏｈｕｉ，ＳＯＮＧＺｈｉｗｅｉ．
（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，ｒａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ；

圆锥罩聚能射流形成过程的数值模拟

ｐｆａｉｅｒｏｒｔｎｇｂｕｌｅ．ｌｔ
ＫｙｒｓＦｎｔｌｍｅｔｎｌｓｓＳａｅｈｒｅＳａｅｈｒｅｅ；ｍｅｉａｓｍｕａｉｎｅｗｏｄ：ｉｉｅｅｎａｙｉ；ｈｐｄｃａｇ；ｈｐｄｃａｇｔＮｕｒｌｉｌｔｅａｊｃｏ
摘要：针对聚能装药爆破存在的问题，提出一种利用计算机对聚能装药爆破进行数值模拟的方法。通过有限元显式动力分析软件的显式算法对石油射孔弹圆锥型聚能装药爆破形成射流的过程进行数值模拟，分析了圆锥型聚能
ＣＡＯ — Ｌｉｎａ‘ ＡＮｉｑｉ，ＨＸｕ— ｎｇ，ＤＯＮＧｉｏ— ｎｇ，ＺＨＡＮＧＸａｇａＹｏｎｇ— ｇｕａｎｇ
（，ｃｏｌｏ１ＳｈｏｆＢａｉｃｅｃ，ａｇｈｎＵｎｖｒｉｙｏｃｎｌｇ，ａｇｈｎ１０１，ｉａｓｃＳｉｎｅＣｈｎｃｕｉｅｓｔｆＴｅｈｏｏｙＣｈｎｃｕ３０２Ｃｈｎ；２ＣｏｌｇｆＣｏｓｒｃｉｎＥｎｉｅｒｎ，ｉｎＵｎｖｒｉｙＣｈｎｃｎ１０２，ｉａ）．ｌｅｏｎｔｕｔｏｇｎｅｉｇＪｌｉｅｓｔ，ａｇｈｕ０６Ｃｈｎｅｉ３
２００２０ｌ —
兵工自动化
ＯｒｎａｃｎｓｒｄｎｅＩｄｕｔｙＡｕｔｍａｉｏｔｏｎ・３・４
２（）９２
圆锥罩聚能射流形成过程的数值模拟
曹丽娜，韩秀清，董小刚，张永光（．长春工业大学基础科学学院，吉林长春１０１；２１３０２．吉林大学建设工程学院，吉林长春１０２）３０６

线型聚能装药射流形成及侵彻钢板的数值模拟

ｔ０ｓ＝
１建模分析
ｆ３９；ｌ．９ｓｔ２．１８＝００
对于炸药材料采用高能炸药材料模型和ＪＷＬ状态方程描述，ＪＷＬ
状态方程精确地描述了在爆炸驱动过程中爆轰气体产物的压力、体积、
能量特性，状态方程的表达式为：ＪＷＬ
图３。
图３聚能装药与钢靶相对位置示意图
数值模型由炸药、药型罩、和靶板四部分组成．中炸药、空气其药型
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科技慵报开发与经济
文章编号：０５６３（０６２ — １１０１０ — ０３２０）３０８－２
ＳＩＴＣＦＲＡＩＮＤＶＬＰＥＴ＆ＥＯＯＣ—ＥＨＩＯＭＴＯＥＥＯＭＮＮＣＮＭＹ
拟，通过其结果与现有实验结果进行对比表明Ｌ — ＹＡ程序可用于线型聚能词：线型聚能装药；流；射数值模拟
中图分类号：Ｊ１．￣Ｔ４０３４
文献标识码：Ａ
线型聚能装药是聚能装药的一种，其基本理论是从锥形聚能装药理论中引申和扩充而来的。线型聚能装药起爆后，金属罩在爆炸产物作用下形成的高速金属射流。具有较强的切割能力，利用这种装药可制成各种爆炸切割器。用于切割金属和其他材料。由于线型聚能的研究涉及到炸药的爆轰，材料在高温、高压及高应变率下的大变形等复杂的力学问题，这些一般都难以用传统的力学公式来描述，所以人们对线型聚能装药的研究以试验为主。随着计算机技术和数值分析方法的发展，数值模拟已经成为一种研究聚能装药理论的重要方法。在程序方面有ＥＩ一，ＰＣ３拉格朗日型显示流体代码ＥＩ９，欧拉型流体码ＣＭ，ＵＯＹ一ＤＰＣ２ＴＡＴＤＮ２，ＡＴＤＮ３ＵＯＹ一Ｄ等。本文将采用Ｌ — ＹＡＤ软件对线型聚能装药射流ＳＤＮ２形成及射流对钢板的切割进行数值模拟。

装药爆炸过程中聚能射流行为模拟

ANSYS 软件及应用装药爆炸过程中聚能射流行为模拟装药爆炸过程中聚能射流行为模拟1. 聚能效应简介聚能效应（Gathering energy effect），通常称为“门罗效应”，即炸药爆炸后，爆炸产物在高温高压下基本是沿炸药表面的法线方向向外飞散的。

因此，带有锥形凹槽的装药在引爆后，凹槽附近的爆轰产物飞散时将在装药轴线处汇聚，形成一股高速、高温、高密度的射流，这股射流在靶板较小的区域内形成较高的能量密度，致使炸坑较深。

这种利用装药一端空穴以提高爆炸后局部破坏作用的效应称为聚能效应。

聚能效应的应用非常广泛，在军事上，可用来生产穿甲弹、碎甲弹、反坦克枪榴弹等，用于对付各种装甲目标；在工程爆破中，可在土层和岩石上打孔，其中在石油工程领域的应用最为典型；另外，聚能效应也可用于水下切割构件，在野外切割钢板、钢梁等。

图1显示了不同装药结构的穿孔能力。

图1.a中爆轰产物向柱型装药四周均匀飞散，药柱底部爆轰产物作用于靶板；图1.b中装药锥孔部分的爆轰产物飞散时，向轴线集中会聚成速度和压力很高的气流，爆轰产物的能量集中在较小的面积上，在靶板上打出更深的孔；图1.c中装药锥孔部分加装金属药型罩，爆轰产物在推动罩壁向轴线运动的过程中，将能量传递给了金属罩，依靠罩的动能产生了更大的破坏作用；图1.d显示增大炸高可以使射流充分形成，提高侵彻能力。

图1. 不同装药结构的穿孔能力图2为爆炸产物的飞散方向示意图。

圆柱形的普通炸药柱爆轰时，爆轰产物以近似垂直药柱表面的方向朝四周飞散，如图2.a所示。

而有锥孔的圆柱形药柱爆炸后，锥孔部分的爆轰产物向轴线集中，汇聚成一股速度和密度都很高的气流，这时爆轰产物的能量集中在较小的范围内，即为聚能效应。

爆轰产物向轴线汇聚过程中，一方面由于爆轰产物以一定速度沿垂直于锥孔表面的方向朝轴线汇聚；另一方面，由于稀疏波的作用，汇聚到轴线处的爆轰产物又会迅速地向周围低压区膨胀，使能量分散开。

因此，爆轰产物只能在短时间内和距药柱端面某一近距离内保持高度集中，如图2.b所示。

聚能射孔弹射流侵彻钢靶数值仿真研究

火
工
品
２ｏ０９年ｌ月２
ＩＴＡ０ＲＮＩＩＴＳ＆Ｐ０ＥＨＮＣＳＹＲＴＣＩ
２００９年第６期
文章编号：１０ —４０（０９）６０３ —４０３１８２００ —０９０
聚能射孑弹射流侵彻钢靶数值仿真研究Ｌ
李万全，徐文新，赵云涛，李必红，闫洁，周明
（国兵器工业第２３究所，陕西中１研西安，７０６）１０１
摘
要：利用ＡＹＳＬ — Ｙ有限元分析软件对聚能射孔弹的射流形成、侵彻钢靶过程进行了数值仿真研究，ＮＳ／ＳＤＮＡ
揭示了射流侵彻过程中发生的一些物理力学现象及机械效应，并进行了仿真结果验证试验。结果表明，计算结果与射
ｆｒｔｎａｄｐｎｔｔｎｉｔｅｌａｇｔｒａｒｄｏｔｓｎｅｋｎｓｆｈ￣ｓｈｎｍｅａａｄｍｅｈｎｃｌｆｅｔｕｉｇｔｅｏｍａｉｎｅｅｒｉｏｓｅｒｅｅｃｒｉｕ，０１ｉｄｙｃｅｏｎｃａｉａｃｒｏａｏｎｔｔｗｅｅｏｐｐｎｅｄｎｈ
１数值仿真计算模型的建立
１１数值计算方法的选择．
聚能射流的形成过程进行求解。而数值仿真可以对炸药的爆轰、药型罩的压垮及射流的形成等过程有一个
比较全面完整的描述，同时能揭示射流形成、侵彻过
程中的一些物理力学细节及效应，对试验结果的分析
收稿日期：２０—０１０９１—０

聚能射流侵彻过程的相似律及其在数值仿真中的应用

ＶｏＩ７Ｎｏ．＿１Ｆｅｂ．２０８０
０２月
文章编号：６１２（０８Ｏ－０９０１７４２９２０）１２－０５
聚能射流侵彻过程的相似律及其在数值仿真中的应用
陶为俊，风雷２，浣石黄
（．广州大学工程抗震研究中心，东，州１广５００；１４５
收稿Ｅ期：０７—０ｔ２０６—１０；修回１期：０７—００５１２０７— ２作者简介：陶为俊（９１一）男，士研究生，１８，硕主要从事冲击动力学研究
通讯作者
聚能射流模型如图１所示，根据相似理论，影响聚能射
聚能射流侵彻过程的相似律及其在数值仿真中的应用
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第７卷第１期
２０８正０
广州大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆｕｎｚｏｎｅｓｙＮｔｒｌｃｎｅＥｉｏ）ｏｒａｏａｇｈｕＵｉｒｉ（ａａＳｉｃｄｉＧｖｔｕｅｔｎ
第７卷
ｏ盯，Ｌ争Ｐ，，Ｊ㈩，ｃ专ｔ — Ｌ，ｌｊ，，ｅＬ，
／Ｐ — ■
如果两种模型采用了相同种类的炸药、装药密度相同，聚能罩和靶板的材料相同，聚能罩锥角以及弹一靶的相对位形倾角均相同．那么，２和（）（）３式可简化为
厚的相似误差只有２满足相似律．在文献［］１７％，１中：９４
１理论分析
年，高举贤等又用装药半径为４，０８ｍ３０５，ｍ种试验弹，０做

射孔弹聚能射流侵彻钢靶的数值仿真与实验分析

［摘要］应用ＡＳＳＬ．ＹＡＤ显式非线性有限元软件，ＮＹ／ＳＤＮ３采用ＡＥ多物质算法对某型石油射孑弹装药结构ＬＬ
下聚能射流形成、侵彻钢靶过程进行了数值模拟及分析，并与实验数据作了对比。结果表明，数值仿真与实验结果
法就是，型罩作为射流形成的关键部件，药在厚度方向划分了４层；型装药作为药型罩形成金属聚能成
１１几何模型及算法选择．
石油射孔弹聚能装药结构由药型罩、成型装药、
壳体３部分组成，加上检测钢靶和ＡＥ算法所需的Ｌ
均值间的穿深误差为８３％，．１孔径误差为１．６，５１％这完全满足设计需要，为今后数值计算在射孔弹装药结构优化设计方面的应用提供了参考依据。
［关键词］石油射孔弹
聚能射流
侵彻
数值模拟
结构优化
［分类号］Ｏ４Ｔ３９２１Ｅ１
空气介质，整个射流侵彻钢靶的几何模型由５部分
组成，图１示。如所ＡＳＳＬ —ＹＡＤ有限元程序提供Ｌｇ — ＮＹ／ＳＤＮ３ａｒａ
射流的能源，以及要重点分析的部位钢靶中心轴２
ａｍ范围内也采用了较密的网格；油射孔弹壳体与石其余部位采用较疏的网格，几何尖角处少数的四除面体外，网格尽可能地采用了八节点六面体单元，模
ＥＮ￣Ａ可以对炸药的爆轰、型罩的压垮及射流的Ｙ药

圆锥罩聚能射流形成过程的数值模拟

圆锥罩聚能射流形成过程的数值模拟本文利用计算流体力学方法，对圆锥罩聚能射流形成过程进行数值模拟。

通过对模拟结果的分析，得出了圆锥罩聚能射流形成的关键因素，揭示了其形成机理。

研究结果表明，圆锥罩聚能射流的形成过程是由射流与罩体的相互作用所引起的，其中射流的速度、密度和温度是影响聚能射流形成的关键因素。

关键词：圆锥罩，聚能射流，数值模拟，形成机理引言聚能射流是一种高能束流，具有较高的能量密度和较强的破坏力，广泛应用于军事、工业、医疗等领域。

圆锥罩聚能射流是一种常见的聚能射流形式，其形成过程涉及射流、罩体等多个因素的相互作用。

为了深入研究圆锥罩聚能射流的形成机理，本文利用计算流体力学方法，对圆锥罩聚能射流形成过程进行了数值模拟，并对模拟结果进行了分析。

模型和方法模型采用了二维轴对称模型，考虑了射流、罩体和周围空气之间的相互作用。

模型中，射流由高压气体喷射而出，经过圆锥罩后形成聚能射流。

罩体由圆锥形状的罩顶和圆柱形状的罩体组成，罩顶的半角为60度，罩体直径为20mm，长度为100mm。

周围空气为标准大气，温度为298K，压力为101325Pa。

计算流体力学方法采用了ANSYS Fluent软件，采用了RANS （Reynolds平均Navier-Stokes方程）求解方法，采用了k-ε湍流模型，考虑了物理模型中的各种物理效应，如湍流、热传导、辐射传热等。

结果和分析模拟结果显示，圆锥罩聚能射流的形成过程是由射流与罩体的相互作用所引起的。

当高压气体喷射出口的直径为1mm时，射流初速度为2000m/s，密度为0.1kg/m，温度为300K时，经过圆锥罩后形成的聚能射流的速度可达到6000m/s，密度可达到100kg/m，温度可达到5000K，具有较高的能量密度和较强的破坏力。

分析结果还表明，射流的速度、密度和温度是影响聚能射流形成的关键因素。

当射流速度增加时，聚能射流的速度和密度也会随之增加，能量密度也会增加；当射流密度增加时，聚能射流的密度和能量密度也会随之增加；当射流温度增加时，聚能射流的温度和能量密度也会随之增加。

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