激波管驱动石英砂颗粒抛洒的数值模拟

张晓立 解立峰 洪滔 董贺飞

张晓立, 解立峰, 洪滔, 董贺飞. 激波管驱动石英砂颗粒抛洒的数值模拟[J]. 高压物理学报, 2014, 28(1): 97-102. doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.016
引用本文: 张晓立, 解立峰, 洪滔, 董贺飞. 激波管驱动石英砂颗粒抛洒的数值模拟[J]. 高压物理学报, 2014, 28(1): 97-102. doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.016
ZHANG Xiao-Li, XIE Li-Feng, HONG Tao, DONG He-Fei. Numerical Simulation of Quartz Sand Dispersion under Shock Tube Loading[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(1): 97-102. doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.016
Citation: ZHANG Xiao-Li, XIE Li-Feng, HONG Tao, DONG He-Fei. Numerical Simulation of Quartz Sand Dispersion under Shock Tube Loading[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(1): 97-102. doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.016

激波管驱动石英砂颗粒抛洒的数值模拟

doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.016
基金项目: 国家自然科学基金委-中国工程物理研究院NSAF联合基金(10676120);中国工程物理研究院科学技术基金重点项目(2012A0101004);中国工程物理研究院科学技术基金(2013B0101014)
详细信息
    作者简介:

    张晓立(1979-), 男, 博士, 助理研究员, 主要从事冲击动力学研究.E-mail:zhang_xiaoli@iapcm.ac.cn

    通讯作者:

    洪滔(1965-), 男, 博士, 研究员, 主要从事计算流体力学研究.E-mail:hongtao@iapcm.ac.cn

  • 中图分类号: O359;O354.5

Numerical Simulation of Quartz Sand Dispersion under Shock Tube Loading

  • 摘要: 为了研究激波驱动下固体颗粒的抛洒问题,采用FLUENT的离散相模型,对不同直径(2.00~3.00 mm、0.80~1.10 mm和0.42 mm)、质量均为5 g的石英砂颗粒在激波管加载下抛洒的气-固两相流动过程进行了数值模拟,得到了石英砂颗粒云团的中心颗粒在抛洒过程中不同时刻沿激波加载方向的平均速度和平均位移,并与实验结果进行了对比。结果表明,两者的吻合度较好,只是由于计算模型中未考虑滤网,并且假定激波管纸膜为瞬间破裂,因此导致数值模拟得到的平均速度和平均位移略高于实验值。

     

  • 图  激波管驱动石英砂颗粒抛洒装置示意图

    Figure  1.  Schematic map of a quartz sand dispersion device with a shock tube

    图  不同直径的石英砂颗粒的平均位移

    Figure  2.  Average displacements of quartz sand with different diameters

    图  计算网格图

    Figure  3.  Calculation grid

    图  直径为2.00~3.00 mm的颗粒抛洒轨迹

    Figure  4.  Dispersion trajectory of the particles with the diameter of 2.00-3.00 mm

    图  直径为2.00~3.00 mm的颗粒抛洒高速摄影照片

    Figure  5.  High speed photographs of the particles with the diameter of 2.00-3.00 mm during dispersion

    图  不同直径的选定颗粒在激波加载方向上的速度

    Figure  6.  Velocities along the loading direction for the selected particles with different diameters

    图  直径为0.80~1.10 mm的颗粒抛洒轨迹

    Figure  7.  Dispersion trajectory of the particles with the diameter of 0.80-1.10 mm

    图  直径为0.42 mm的颗粒抛洒轨迹

    Figure  8.  Dispersion trajectory of the particles with the diameter of 0.42 mm

    图  不同直径的颗粒沿激波加载方向的平均位移计算值与实验值比较

    Figure  9.  Comparison between the calculated and experimental average displacements along the loading direction for different diameters of quartz sand

    表  1  激波管驱动石英砂颗粒抛洒的实验参数

    Table  1.   Experimental parameters of the quartz sand dispersion under shock tube loading

    Shot No. Ma D/(mm) m/(g) v/(m/s)
    1 1.47 2.00-3.00 5 21.52
    2 1.47 0.80-1.10 5 24.24
    3 1.47 0.42 5 27.40
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  • 收稿日期:  2011-12-02
  • 修回日期:  2012-04-04

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