粉末藥型罩聚能射流性能的數(shù)值模擬.pdf

1、石油作為主要能源和優(yōu)質(zhì)化工原料，在一個(gè)國(guó)家的民生建設(shè)，經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)中的地位和作用是非常重要的。油井射孔是石油勘探和開(kāi)采的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，射孔槍與射孔彈是油井射孔的重要工具，藥型罩是射孔彈的心臟，因此對(duì)藥型罩研究顯得尤為重要。本文運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA對(duì)粉末藥型罩聚能射流特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，其主要研究?jī)?nèi)容和及結(jié)果如下:
　　(1)聚能射流形成理論和物態(tài)方程參數(shù)計(jì)算。采用了經(jīng)典的聚能射流形成理論，得出了藥型罩被壓垮后形

2、成射流和杵體速度和質(zhì)量的計(jì)算方法。對(duì)密實(shí)材料和多孔材料物態(tài)方程進(jìn)行理論分析，并推導(dǎo)出了物態(tài)方程參數(shù)的計(jì)算方法，隨后對(duì)密實(shí)銅和孔隙率為11.53％銅的物態(tài)方程參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，為數(shù)值模擬提供材料數(shù)據(jù)。
　　(2)聚能射流溫度場(chǎng)和形成過(guò)程。針對(duì)聚能射流運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題，基于自適應(yīng)網(wǎng)格方法，運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA2D，對(duì)多孔藥型罩形成聚能射流溫度場(chǎng)進(jìn)行描述和分析，并與密實(shí)藥型罩進(jìn)行對(duì)比，模擬結(jié)果表明，多孔藥型罩形成聚能射流的溫度比密

3、實(shí)藥型罩形成聚能射流的溫度高，延展性能好，具有良好的侵徹性能。針對(duì)殼體和孔隙對(duì)聚能射流頭部速度的影響問(wèn)題，采用任意的拉格朗日和歐拉(ALE)方法，運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA3D，對(duì)帶有彈殼射孔彈多孔藥型罩聚能射流形成過(guò)程和射流參數(shù)分布進(jìn)行了詳細(xì)的描述和分析，對(duì)比了殼體和孔隙對(duì)聚能射流頭部速度的影響。研究結(jié)果表明，所形成聚能射流頭部速度從大到小依次是:帶殼射孔彈多孔藥型罩、帶殼射孔彈密實(shí)藥型罩、不帶殼射孔彈多孔藥型罩和不帶殼射孔彈密實(shí)

4、藥型罩，彈殼對(duì)聚能射流頭部速度的影響要比孔隙大。
　　(3)聚能射流侵徹靶板。采用基于自適應(yīng)網(wǎng)格方法，運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA2D非線性動(dòng)力學(xué)有限元分析軟件，對(duì)孔隙率為11.53％的銅藥型罩射流形成和打靶過(guò)程以及聚能射流頭部速度進(jìn)行詳細(xì)描述和分析;對(duì)密實(shí)銅藥型罩射流形成及打靶的過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)比分析粉末藥型罩和密實(shí)藥型罩侵徹靶板的形貌，結(jié)果表明:孔隙率為11.53％的藥型罩打靶在穿深、孔徑兩方面均表現(xiàn)出了更好的侵徹