扰流板结构参数对冲击波衰减特性影响的仿真分析

赵蓓蕾 赵继广 崔村燕 柳宁远 王岩 辛腾达 王亚琦

赵蓓蕾, 赵继广, 崔村燕, 柳宁远, 王岩, 辛腾达, 王亚琦. 扰流板结构参数对冲击波衰减特性影响的仿真分析[J]. 高压物理学报, 2018, 32(2): 025202. doi: 10.11858/gywlxb.20170585
引用本文: 赵蓓蕾, 赵继广, 崔村燕, 柳宁远, 王岩, 辛腾达, 王亚琦. 扰流板结构参数对冲击波衰减特性影响的仿真分析[J]. 高压物理学报, 2018, 32(2): 025202. doi: 10.11858/gywlxb.20170585
ZHAO Beilei, ZHAO Jiguang, CUI Cunyan, LIU Ningyuan, WANG Yan, XIN Tengda, WANG Yaqi. Simulation Analysis of Influence of Spoiler Structural Parameters on Shock Wave Attenuation Characteristics[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(2): 025202. doi: 10.11858/gywlxb.20170585
Citation: ZHAO Beilei, ZHAO Jiguang, CUI Cunyan, LIU Ningyuan, WANG Yan, XIN Tengda, WANG Yaqi. Simulation Analysis of Influence of Spoiler Structural Parameters on Shock Wave Attenuation Characteristics[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(2): 025202. doi: 10.11858/gywlxb.20170585

扰流板结构参数对冲击波衰减特性影响的仿真分析

doi: 10.11858/gywlxb.20170585
详细信息
    作者简介:

    赵蓓蕾(1991—), 女,博士研究生,主要从事航天任务分析与设计研究.E-mail:1178685385@qq.com

  • 中图分类号: O383.1;V551.12

Simulation Analysis of Influence of Spoiler Structural Parameters on Shock Wave Attenuation Characteristics

  • 摘要: 在坑道内设置扰流板是加速爆炸冲击波衰减的有效方法。为探究扰流板结构参数对冲击波衰减特性的影响,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行仿真研究。基于流固耦合算法,建立Schardin实验等比模型,所得仿真结果与实验结果具有良好的一致性,验证了仿真模型的有效性。以某发射井坑道为研究对象,在矩形扰流板宽度一定的情况下,研究了扰流板厚度、倾角及间距对冲击波衰减规律的影响。结果表明:保持其他参数不变,随着扰流板厚度增加,冲击波超压衰减越来越明显;扰流板厚度为40 cm时,倾角为105°、间距为6 m最有利于冲击波衰减。研究结果可以为坑道防护设计提供有价值的参考。

     

  • 图  Schardin问题的几何模型

    Figure  1.  Geometric model of Schardin problem

    图  实验结果与仿真结果对比

    Figure  2.  Comparison of experimental results and simulation results

    图  设置扰流板的坑道模型

    Figure  3.  Tunnel model with spoilers

    图  坑道Section Ⅰ段的俯视图

    Figure  4.  Top view of tunnel Section Ⅰ

    图  6.5 ms时不同厚度扰流板附近的压力云图

    Figure  5.  Pressure nephogram near spoilers with different thickness at 6.5 ms

    图  波阵面峰值超压随距离变化的曲线

    Figure  6.  Curves of peak overpressure versus distance

    图  设置倾斜扰流板的坑道模型

    Figure  7.  Tunnel model with inclined spoiler

    图  单元A1和单元B1处超压比(a)和冲量比(b)与倾角的关系

    Figure  8.  Overpressure ratio (a) and impulse ratio (b) vesus the inclination angle at position A1 and B1

    图  单元C1处超压比(a)和冲量比(b)与倾角的关系

    Figure  9.  Overpressure ratio (a) and impulse ratio (b) vesus the inclination angle at position C1

    图  10  α=60°和α=120°扰流板附近的压力云图

    Figure  10.  Pressure nephogram of spoilers with α=60° and α=120°

    图  11  不同时刻坑道内压力流场

    Figure  11.  Pressure flow field in tunnel at different times

    图  12  单元超压随扰流板间距和距离变化的三维曲线

    Figure  12.  Three dimensional curve of over pressure changing with interval and distance

    表  1  空气的材料参数

    Table  1.   Material parameters of air

    ρ/(kg·m-3) C1 C2 C3 C4 C5 C6 E0/MPa V0
    1.29 0 0 0 0.4 0.4 0 0.25 1.0
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    表  2  三角楔的材料参数

    Table  2.   Material parameters of triangular wedge

    ρ/(g·cm-3) G/MPa E/MPa ν AJ-C/MPa BJ-C/MPa CJ-C N Tm/K
    7.83 0.30 0 0.25 496 434 0.014 0.26 1 788
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    表  3  壁面的材料参数

    Table  3.   Material parameters of the wall surface

    ρ/(g·cm-3) E/GPa ν Rm/MPa σc/MPa η/(Pa·s) σs/MPa
    2.70 25 0.30 3.10 14.48 0 28.96
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    表  4  不同扰流板厚度下单元的峰值超压

    Table  4.   Peak overpressure of units with different spoiler thickness

    ds/cm pA1/MPa pB1/MPa pC1/MPa
    10 0.457 0.323 0.597
    20 0.451 0.320 0.588
    30 0.442 0.317 0.581
    40 0.434 0.315 0.577
    50 0.425 0.313 0.570
    60 0.421 0.310 0.564
    70 0.416 0.309 0.562
    80 0.413 0.307 0.558
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  • 收稿日期:  2017-05-26
  • 修回日期:  2017-06-26

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