进行计算验证的聚能装药直径为56 mm,药型罩锥角为60°,壁厚为1 mm,罩材为紫铜,装药为8701 炸药。下面分别采用Ls-Dyna 和文中方法进行射流成型计算,并将结果与试验结果对比。
表1 和表2 分别给出了药型罩材料(无氧铜)以及8701 炸药的相关材料参数。
表1 药型罩材料参数
表2 8701 高能炸药材料参数
图4 所示为起爆后30 μs 时理论分析与数值模拟的射流形状对比,图5 所示为该时刻射流速度随射流坐标变化的对比。
由图4 可见,数值模拟得到的射流有明显的反向速度梯度,射流头部有材料堆积,并且理论计算得到的射流头部位置与数值模拟吻合较好,在x=180 mm 位置处,数值模拟与理论分析获得的射流头部半径分别为0.937 5 mm 和1.115 mm,两者相差0.177 5 mm,偏差为18.93%;在x=105 mm 位置处,数值模拟与理论分析获得的射流尾部半径分别为2.601 7 mm 和3.572 5 mm,两者相差0.970 8 mm,偏差为37.3%;理论分析和数值模拟获得的射流长度吻合较好,但两者杵体运动状态相差较大。
图4 30 μs 时理论分析和数值模拟的射流形状对比(www.xing528.com)
由图5 可见,在起爆30 μs 时理论分析和数值模拟获得的射流头部最大速度分别为6 626 m/s 和6 695 m/s,两者相差69 m/s,偏差为1.03%;在x=105 mm 位置处,理论分析和数值模拟获得的射流尾部速度分别为2 835 m/s 和2 420 m/s,两者相差415 m/s,偏差为17.15%。
图5 30 μs 时射流速度随射流坐标的变化
图6 所示为试验获得的射流在起爆后30 μs 的X 光照片。
图6 30 μs 时射流形态和位置
表3 所示为此时理论分析与试验结果对比。由表3 可见,理论分析和试验获得的射流头部速度和半径吻合较好。
由以上对比可见,文中方法分析得到的射流头部速度和半径与数值模拟和试验结果吻合较好,而射流尾部与杵体形态具有一定偏差,但仍具有较强的可比性,可满足初步工程设计要求。
表3 30 μs 时射流头部速度与半径与试验结果对比
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