不同加载速率下铝自由面微粒子喷射现象研究

韩长生; 经福谦; 丁儆; 张文平; 陈森华; 陆景德

doi:10.11858/gywlxb.1989.02.001

通知推荐：高压下Fe92.5O2.2S5.3的熔化温度（特约稿件）推荐：透明陶瓷的超高压制备研究进展（特约综述）推荐：氢的高压奇异结构与金属化（特约综述）推荐：第二主族氢化物的高压研究（特约综述）推荐：氢氘物态方程研究进展（特约综述）

高级检索

不同加载速率下铝自由面微粒子喷射现象研究

韩长生 , 经福谦 , 丁儆 , 张文平 , 陈森华 , 陆景德

引用本文:

Citation:

不同加载速率下铝自由面微粒子喷射现象研究

1.
北京理工大学，北京 100081；
2.
西南流体物理研究所，四川成都 610003

通讯作者: 韩长生;

Study on the Phenomena of the Mass Ejection from the Free Surface of Aluminum at Different Dynamic Loading Rates

1.
Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;
2.
Southwest Institute of Fluid Physics, Chengdu 610003, China

Corresponding author: HAN Chang-Sheng

摘要: 本文主要研究铝自由面微粒子喷射量随压力加载速率的关系，重点是对微射流机制的研究。用人工楔形槽作为自由面上的模拟几何缺陷，用斜波发生器技术改变加载速度，用石英传感器技术测量微粒子喷射量。研究结果表明：在楔形槽尺寸和峰值应力不变的条件下，微粒子喷射量及其最大喷射速度，均随加载速度（加载波阵面宽度的一种度量）的减小而减小；在压力加载条件不变时，发现微粒子喷射量有随几何缺陷体积的增加而增大的迹象。用HELP编码对本实验进行的二维数值模拟结果表明，在数值上与实测数据基本符合。
- 微粒子喷射 /
- 压力加载速率 /
- 自由面上的几何缺陷 /
- 二维数值模拟 /
- 微射流机制
Abstract: The relation between the mass-ejection and the dynamic loading rate has been investigated with emphasis on the micro-jetting mechanism. Artificial wedged-grooves were made as the geometrical defects on the free surface, ramp-wave generator technique was employed to control the rate of dynamic loading, and quartz transducer was used to measure the ejected mass quantitatively. It is found that both the ejected mass and the maximum ejected velocity decrease with decreasing the loading rate if the wedged-groove size and the peak stress are fixed, and there is an indication that the ejected mass decreases with decreasing the geometrical defect volume if the dynamic loading condition, including peak stress and loading rate, is fixed. Using HELP code, we have carried out two-dimensional numerical simulation for the experiments aimed at micro-jetting mechanism study. The numerical results are in good agreement with the measured ones.
- mass ejection /
- pressure loading rate /
- geometrical defect on free surface /
- two-dimensional numerical simulation /
- micro-jetting mechanism

[1]	Walsh J M, Shreffler R G, Willig F J. J Appl Phys, 1953, 24: 349.
[2]	Asay J R. SAND-76-0542, 1976.
[3]	Asay J R, Mix L P, Perry F C. Appl Phys Lett, 1976, 29(5): 284.
[4]	Andriot P, Chapron P, Olive F. In: Shock Waves in Condensed Matter-1981. Ed by Nellis W J, Seaman L, Graham R A. AIP, 1982: 505.
[5]	Andriot P, Chapron P, Lamert V, et al. In: Shock Waves in Condensed Matter-1983. Ed by Asay J R, Graham R A, Straub G K. Elsevier Science Publisher, 1984: 277.
[6]	Elias P, Chapron P. In: Shock Waves in Condensed Matter-1985. Ed by Gupta Y M. Plenum Press, 1986: 645.
[7]	Cheret R, Chapron P, Elis P,et al. ibid, 651.
[8]	曾鉴荣, 庄以河. 高压物理学报, 1987, 1(1): 88.
[9]	Asay J R. SAND-77-0731, 1977.
[10]	Asay J R, Bertholf L D. SAND-78-1256, 1978.
[11]	Bertholf L D. Bull Am Phys Soc, 1978, 23: 95.
[12]	Hopson J W, Olinger B W. ibid, 95.
[13]	Asay J R, Man M, Springer R W. ibid, 95.
[14]	Warnes R H. Bull Am Phys Soc, 1979, 24: 720.
[15]	Berthoif L D, Asay J R. ibid, 720.
[16]	Asay J R, Barker L M. J Appl Phys, 1974, 45: 2540.
[17]	Taylor J W. In: Metallurgical Effects at High Strain Rates. Ed by Rohde R W, Butcher B M, Holland J R, et al. NY: Plenum Press, 1973.
[18]	Clauser M J. Phys Rev Lett, 1975, 35: 848.
[19]	温殿英. 爆炸与冲击, 1985, 5(4): 66.
[20]	谭显祥, 黄福. 高压物理学报, 1988, 2(2): 171.
[21]	Barker L M. Bull Am Phys Soc, 1975, 20(12): 1498.
[22]	经福谦, 陆景德, 刘仓理. 高压物理学报, 1987, 1(1): 7.
[23]	Graham R A, et al. J Appl Phys, 1965, 36: 1775.
[24]	Hageman L J, Walsh J M. AD-726456, 1971.
[25]	Gittings M L. AD-A023962.

[1]	梁龙河 , 曹菊珍 , 袁仙春 . 水下爆炸特性的二维数值模拟研究. 高压物理学报, 2004, 18(3): 203-208 . doi: 10.11858/gywlxb.2004.03.003
[2]	韩长生 . 估算冲击加载下材料自由面微射喷射量的一个半经验解析公式. 高压物理学报, 1989, 3(3): 234-240 . doi: 10.11858/gywlxb.1989.03.009
[3]	李蕾 , 柏劲松 , 刘坤 , 李平 . 二维GEL耦合方法的研究及对爆炸容器的数值模拟. 高压物理学报, 2011, 25(6): 549-556. doi: 10.11858/gywlxb.2011.06.011
[4]	刘海峰 , 韩莉 . 二维骨料随机分布混凝土的动态力学性能数值模拟. 高压物理学报, 2016, 30(3): 191-199. doi: 10.11858/gywlxb.2016.03.003
[5]	郝莉 , 宁建国 , 王成 . 水中障碍物爆炸毁伤效应的二维数值模拟. 高压物理学报, 2006, 20(1): 39-44 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.009
[6]	董刚 , 范宝春 , 谢波 . 氢气-空气混合物中瞬态爆轰过程的二维数值模拟. 高压物理学报, 2004, 18(1): 40-46 . doi: 10.11858/gywlxb.2004.01.008
[7]	张振宇 , 王志兵 , 黄铁军 , 卢芳云 , 浣石 . 电磁量计随爆轰波运动惯性性质的二维数值模拟. 高压物理学报, 1999, 13(3): 187-191 . doi: 10.11858/gywlxb.1999.03.006
[8]	刘浩伟 , 苏步云 , 邱吉 , 李志强 . 二维各向异性多孔材料多轴蠕变行为的数值模拟. 高压物理学报, 2020, 34(6): 064202-1-064202-6. doi: 10.11858/gywlxb.20200561
[9]	谭显祥 , 黄福 . 一个用于观察自由面微物质喷射的高速纹影系统. 高压物理学报, 1988, 2(2): 171-173 . doi: 10.11858/gywlxb.1988.02.012
[10]	黄霞 , 汤文辉 , 蒋邦海 , 郭弦 . 各向异性材料中二维X射线诱导热击波的数值模拟. 高压物理学报, 2011, 25(1): 41-47 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.01.007
[11]	裴晓阳 , 李平 , 董玉斌 . 损伤度函数模型用于3种钢层裂的二维数值模拟. 高压物理学报, 2007, 21(1): 71-76 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.01.012
[12]	谭福利 , 李永池 , 郭扬 , 曹结东 . 脉冲激光产生层裂的一维和二维数值计算. 高压物理学报, 2005, 19(1): 24-28 . doi: 10.11858/gywlxb.2005.01.005
[13]	赵海波 , 肖波 , 柏劲松 , 段书超 , 王刚华 , 阚明先 , 陈芳 . 拉氏方法模拟二维多介质可压缩流体的运动. 高压物理学报, 2018, 32(4): 042303-1-042303-13. doi: 10.11858/gywlxb.20170694
[14]	赵敏 , 孙凤国 , 唐荣奇 . 二维硬盘系统相变潜热和热膨胀系数的数值计算. 高压物理学报, 1993, 7(2): 152-155 . doi: 10.11858/gywlxb.1993.02.013
[15]	柏劲松 , 李平 , 钟敏 , 姜洋 , 张展冀 , 于继东 . 高压作用下不同形状气腔压缩过程的二维数值计算. 高压物理学报, 2005, 19(1): 17-23 . doi: 10.11858/gywlxb.2005.01.004
[16]	刘伟 , 李火坤 , 刘成梅 , 刘玮琳 . 基于FLUENT的动态高压微射流内部孔道流场的数值模拟. 高压物理学报, 2012, 26(1): 113-120. doi: 10.11858/gywlxb.2012.01.017
[17]	王裴 , 秦承森 , 张树道 , 刘超 . SPH方法对金属表面微射流的数值模拟. 高压物理学报, 2004, 18(2): 149-156 . doi: 10.11858/gywlxb.2004.02.010
[18]	王涛 , 柏劲松 , 李平 , 陶钢 , 姜洋 , 钟敏 . 单模态RM不稳定性的二维和三维数值计算研究. 高压物理学报, 2013, 27(2): 277-286. doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.016
[19]	刘坤 , 李蕾 , 袁帅 , 柏劲松 , 李平 . 球面微喷气-粒混合的物理建模与三维数值模拟. 高压物理学报, 2015, 29(2): 143-148. doi: 10.11858/gywlxb.2015.02.009
[20]	邵建立 , 何安民 , 王裴 . 微喷射现象数值模拟研究进展概述. 高压物理学报, 2019, 33(3): 030110-1-030110-15. doi: 10.11858/gywlxb.20190786

点击查看大图

计量

文章访问数: 7107
阅读全文浏览量: 447
PDF下载量: 574

不同加载速率下铝自由面微粒子喷射现象研究

通讯作者: 韩长生;

1. 北京理工大学，北京 100081；
2. 西南流体物理研究所，四川成都 610003

收稿日期: 1989-02-10
录用日期: 1989-02-10
网络出版日期: 1989-06-05

关键词:

摘要: 本文主要研究铝自由面微粒子喷射量随压力加载速率的关系，重点是对微射流机制的研究。用人工楔形槽作为自由面上的模拟几何缺陷，用斜波发生器技术改变加载速度，用石英传感器技术测量微粒子喷射量。研究结果表明：在楔形槽尺寸和峰值应力不变的条件下，微粒子喷射量及其最大喷射速度，均随加载速度（加载波阵面宽度的一种度量）的减小而减小；在压力加载条件不变时，发现微粒子喷射量有随几何缺陷体积的增加而增大的迹象。用HELP编码对本实验进行的二维数值模拟结果表明，在数值上与实测数据基本符合。