L-R两步欧拉方法在铝材料微喷射中的应用

刘军 王裴 王言金

刘军, 王裴, 王言金. L-R两步欧拉方法在铝材料微喷射中的应用[J]. 高压物理学报, 2014, 28(3): 346-352. doi: 10.11858/gywlxb.2014.03.013
引用本文: 刘军, 王裴, 王言金. L-R两步欧拉方法在铝材料微喷射中的应用[J]. 高压物理学报, 2014, 28(3): 346-352. doi: 10.11858/gywlxb.2014.03.013
LIU Jun, WANG Pei, WANG Yan-Jin. Application of L-R Two-Step Euler Method to Micro Ejection of Aluminum[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(3): 346-352. doi: 10.11858/gywlxb.2014.03.013
Citation: LIU Jun, WANG Pei, WANG Yan-Jin. Application of L-R Two-Step Euler Method to Micro Ejection of Aluminum[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(3): 346-352. doi: 10.11858/gywlxb.2014.03.013

L-R两步欧拉方法在铝材料微喷射中的应用

doi: 10.11858/gywlxb.2014.03.013
基金项目: 国家自然科学基金(10902017, 11371065);中国工程物理研究院发展基金(2012B0202029)
详细信息
    作者简介:

    刘军(1981—),男,硕士,助理研究员,主要从事多介质计算方法及爆轰驱动数值模拟研究.E-mail:caepcfd@126.com

  • 中图分类号: O358

Application of L-R Two-Step Euler Method to Micro Ejection of Aluminum

  • 摘要: 应用三维弹塑性流体力学Lagrangian-Remapping两步欧拉计算方法对铝材料微喷射现象进行了数值模拟研究。计算了Asay实验中表面刻有相同深度、不同夹角沟槽的金属铝微喷射模型,计算得到的微喷物总质量、最大射流速度和实验结果均符合较好。进一步展开了对相同深度、更大夹角范围沟槽微喷射的数值模拟。分析认为喷射最大速度随沟槽角度的增大呈线性下降趋势。同时给出了喷射系数随沟槽角度的变化的拟合关系曲线,看到由于材料强度及沟槽角度变化后造成的波系关系变化的影响,随着沟槽角度增加,喷射系数曲线呈明显非线性发展。

     

  • 图  表面刻有沟槽的铝板及其剖面计算模型(虚线框内为计算区域)

    Figure  1.  The grooved Al specimen and simulation model

    图  t=0.05 μs时刻不同沟槽角度密度图像及喷射物质区(白线内区域)

    Figure  2.  The numerical results at different groove angles(t=0.05 μs), and the region of microjet aluminum

    图  θ=90°、45°情况下不同时刻微喷方向速度图像

    Figure  3.  The microjet velocity at different time with θ=90°, 45°

    图  喷射量和最大速度随时间变化曲线

    Figure  4.  Ejected mass and maximum velocity versus time

    图  随沟槽角度变化的喷射量和最大速度与实验结果对比

    Figure  5.  Comparison between experimental results of ejected mass and maximum velocity versus groove angle

    图  t=0.051 μs沟槽角度θ=90°、45°时在沟槽间距l=0.400 mm下的微喷图像

    Figure  6.  The microjet aluminum with groove space l=0.400 mm and groove angle θ=90°, 45° at t=0.051 μs

    图  沟槽角度从10°~150°的喷射系数和最大喷射速度

    Figure  7.  The ejected factor and maximum velocity versus groove angle from 10° to 150°

    表  1  6061-T6铝材料计算模型参数

    Table  1.   The simulation parameters of 6061-T6 aluminum samples

    ρ0/(g/cm3) c0/(km/s) S1 S2 S3 γ0 α em Pmin/(GPa) G0/(GPa) Y0/(GPa)
    2.7 5.376 1.55 0 0 2.19 1.7 0.88 0.45 27.6 0.276
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    表  2  Euler方法计算喷射量、最大速度和两组实验结果[2]对比

    Table  2.   Comparison between numerical and experimental results[2] of ejected mass and maximum velocity

    Groove
    angle/(°)
    Numerical results
    of ejected mass
    /(mg/cm2)
    Experimental results
    of ejected mass
    /(mg/cm2)
    Numerical results
    of maximum velocity
    /(km/s)
    Experimental results
    of maximum velocity
    /(km/s)
    15 1.63 1.46, 1.57 8.8 8.4, 8.6
    30 1.60 1.58, 1.60 8.2 8.1, 8.3
    45 2.32 2.07, 2.33 7.5 7.2, 7.5
    60 2.35 - 7.1 -
    75 2.62 - 6.7 -
    90 2.92 2.60, 3.06 6.2 6.3
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    表  3  不同沟槽角度下的喷射系数和最大喷射速度

    Table  3.   The ejected factor and maximum velocity at different groove angles

    Groove
    angle/(°)
    Ejected
    factor
    Maximum velocity
    /(km/s)
    10 2.640 9.43
    15 2.470 8.88
    30 1.570 8.16
    35 1.330 8.01
    40 1.220 7.75
    45 1.200 7.57
    60 0.920 7.10
    75 0.747 6.66
    90 0.632 6.20
    100 0.585 5.90
    110 0.566 5.69
    120 0.539 5.23
    130 0.423 4.89
    140 0.340 4.52
    150 0.257 4.16
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-11-07
  • 修回日期:  2013-01-28

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