摘要：采用自主开发的软件平台EXPLOSION-2D对不同锥角药型罩结构的聚能装药成型进行数值模拟,并得到了聚能装药成型规律以及炸高对聚能装药侵彻厚混凝土靶板的影响.基于侵彻体的性能参数选取了两类侵彻效果较好的聚能装药结构进行侵彻厚混凝土靶板的数值模拟研究.根据侵彻结果设计了一种侵彻厚混凝土靶的聚能装药结构,并进行了相应的实验研究.对实验后混凝土靶板进行剖切,通过混凝土靶的内部破坏情况评估侵彻体对不同位置处混凝土靶的损伤情况,并测量各个位置处的孔洞直径.采用EXPLOSION-2D软件平台对实验工况进行模拟,对比分析实验与数值模拟的结果.对比结果表明该数值模拟技术能够有效地评估混凝土靶板的破坏情况.

摘要：对爆炸冲击波绕流问题采用可压缩流体模型建立了质量、动量和能量的偏微分守恒方程组,基于多物质流体Euler型算法,采用算子分裂格式,运用体积份额法处理多介质界面,用自行开发的三维数值模拟程序MMIC3D模拟计算了三维空中爆炸的爆源附近和爆炸场中冲击波流场的发展规律,研究了挡墙拐角处绕流的形成和变化情况,分析比较了挡墙的位置、形状对挡墙后爆炸冲击波的影响,并与经验公式进行了比较研究.数值计算基本符合物理规律,说明文中采用的模型和算法是合理的,为工程设计减压设施提供了数值计算依据.

摘要：并行计算是解决爆炸与冲击问题大规模数值模拟最有效的手段之一。针对Euler方法并行程序设计的复杂性,阐述了三维多物质弹塑性流体动力学程序MMIC-3D并行设计的总体策略,基于消息传递接口(MPI)设计出相应的PMMIC-3D并行程序,并提出了一套实用的程序测试方案。结合聚能射流形成过程的数值模拟算例,在八节点的集群上测试了加速比、并行效率及可扩放性,分析了影响并行性能的因素。

摘要：为掌握航天器常用的结构材料蜂窝夹层板的超高速碰撞特性与进行结构优化设计,采用光滑质点流体动力学和有限元耦合算法进行数值模拟研究。基于最优拉丁超立方法进行试验设计获得了样本空间,通过仿真结果构建Kriging近似模型并进行验证,利用AMGA算法进行迭代计算得到Pareto解集的4个优解。结果表明:优化后的蜂窝夹层板结构可提高蜂窝夹层板的吸能能力,满足轻量化要求。

摘要：展开式定向战斗部具有较高的破片利用率,对该类型战斗部的研究有助于提高空空导弹的终端毁伤威力。基于展开式定向战斗部的工作原理和结构,设计加工了原理样机,并将其用于实验。利用高速摄影技术对该战斗部的展开过程进行记录。结果表明,所设计的展开式定向战斗部的原理样机展开过程符合理论预期,增加驱动药的装药量可以有效缩短战斗部的展开时间。另外,外部装药槽中的驱动药多于内部装药槽的加载方式更有利于各主装药的同步展开,还可以有效降低起爆触发系统的设计难度。

摘要：为了研究装药结构参数对线性爆炸成型弹丸成型和侵彻性能的影响,优化线性聚能装药结构,利用自编程序对壳体平台长度、药型罩壁厚及曲率半径进行均匀拉丁方实验设计,采用ALE算法对样本点进行数值计算,构建了LEFP比动能、速度、总动能关于3个结构参数的三阶响应面模型,建立LEFP结构优化代理模型,并采用遗传算法自编程序对LEFP代理模型进行优化。研究结果表明:所构建的响应面模型能够精确预测优化目标的响应值;壳体平台长度是影响弹丸比动能大小的最为主要的因素;优化后的LEFP贯穿靶板后速度及弹丸剩余动能增加明显,侵彻能力优化效果显著。

摘要：基于展开式战斗部动力学展开原理及理论模型,设计一种具有能量吸收特性的限位铰链,并对不同辅助装药量下展开式战斗部的展开过程进行数值模拟,对比分析了普通铰链和能量吸收铰链的展开过程,重点研究了限位角度时的受力与能量吸收情况,结果表明能量吸收铰链可以更好地降低碰撞力及提高吸能效果。对两种铰链装配的展开式战斗部结构进行了静爆实验,结果显示普通铰链发生不同程度的破坏,而能量吸收铰链结构完整,证明能量吸收铰链达到限位角度时能有效保证战斗部及铰链的完整性,进而验证了能量吸收铰链设计的合理性以及数值模拟的可靠性。

摘要：研究了用于处理三维多物质欧拉网格的模糊界面技术以及算法存在的数据相关性问题,提出了解决数据相关性的方法。采用基于消息传递接口(MPI)模式,设计出了相应的MMIC-3D并行程序,得到了无限空气介质中爆炸的三维数值模拟结果,计算结果与实际的实验现象及规律基本吻合。在共享存储的全对称多处理机(SMP)上进行了测试,得到了理想的加速比。

摘要：动力学问题通常采用微分方程来描绘,但由于工程实际问题的复杂性,微分方程模型常伴随着解的不连续性、刚性或激波间断奇异性特点,传统方法很难求解,奇异性问题是计算动力学难点,同时也是国内外学者研究的热点.伪弧长数值算法是针对计算动力学中的奇异性问题所提出的,其基本思想为通过在解曲线上引入伪弧长参数,并增加一个约束方程,在伪弧长参数作用下,使得原始离散单元发生扭曲形变,从而达到消除或减弱奇异性的目的.本文首先介绍伪弧长方法求解定常对流-扩散方程的奇异性问题,并提出针对双曲守恒定律的局部伪弧长算法,其思想在于首先通过间断解的梯度变换来确定强间断所处位置,进而通过局部网格点重构以及数值修正来达到强间断处奇异性消除与降低的目的.针对高维问题,提出全局伪弧长方法,通过对整个计算区域内的网格点进行重构,使得所有网格点向奇异间断点处移动,从而降低间断点的影响域,达到降低奇异性的目的.重点讨论了三维全局伪弧长算法问题的计算难点,即三维空间网格扭曲大变形导致的数值算法不收敛,并提出在算法设计过程中采用分块重构与整体计算相结合的策略,实现了三维空间中的伪弧长数值算法,最后通过数值实验来验证伪弧长算法对于奇异性问题的有效性.

摘要：炸药爆炸过程中产生明显的电磁辐射干扰在很多领域引起了重视,爆炸产生电磁辐射的机理和理论模型都不成熟,实验仍然是研究这一现象的重要手段.本文设计了不同质量的B炸药爆炸电磁辐射实验,测量了爆炸整个过程中不同时刻的电磁辐射信号.通过小波分析方法对实测信号进行处理,得到真实信号和信号的时频特点,小波分析得到真实信号的频谱主要分布在0~50 kHz.利用自主开发的EXPLOSION-3D软件对实验工况进行数值模拟,得到爆炸过程不同时刻流场的特点.对比实验结果和数值模拟结果得出:第一个脉冲信号是由B炸药爆轰产生的高温高压等离子体直接产生的电磁脉冲;第二个脉冲信号是由地面反射的冲击波追上前沿冲击波,空气冲击波阵面处形成的等离子体产生的电磁脉冲;第三个脉冲信号是冲击波撞击测量线圈引起的无效信号.其中,第一个电磁脉冲幅值与当量的1/3次方基本呈线性关系,其到达时间对炸药药量不敏感;第二个电磁脉冲出现的时间与炸药的当量成指数关系,药量越大,出现时间越晚.通过对第二个脉冲信号的分析,得出了冲击波反射形成电磁脉冲信号时的爆炸波流场特征,为后续相关理论机理研究提供了验证数据.