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Fracture evolution around pre-existing cylindrical cavities in brittle rocks under uniaxial compression 被引量:26
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作者 赵兴东 张洪训 朱万成 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第3期806-815,共10页
The development of fracture around pre-existing cylindrical cavities in brittle rocks was examined using physical models and acoustic emission technique. The experimental results indicate that when granite blocks cont... The development of fracture around pre-existing cylindrical cavities in brittle rocks was examined using physical models and acoustic emission technique. The experimental results indicate that when granite blocks containing one pre-existing cylindrical cavity are loaded in uniaxial compression condition, the profiles of cracks around the cavity can be characterized by tensile cracking (splitting parallel to the axial compression direction) at the roof-floor, compressive crack at two side walls, and remote or secondary cracks at the perimeter of the cavity. Moreover, fracture around cavity is size-dependent. In granite blocks containing pre-existing half-length cylindrical cavities, compressive stress concentration is found to initiate at the two sidewalls and induce shear crack propagation and coalescence. In granite blocks containing multiple parallel cylindrical cavities, the adjacent cylindrical cavities can influence each other and the eventual failure mode is determined by the interaction of tensile, compressive and shear stresses. Experimental results show that both tensile and compressive stresses play an important role in fracture evolution process around cavities in brittle rocks. 展开更多
关键词 cylindrical cavity fracture evolution uniaxial compression acoustic emission event location slabbing
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航行体回收垂直入水空泡流场及水动力特性研究 被引量:19
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作者 张佳悦 李达钦 +2 位作者 吴钦 黄彪 刘影 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期803-812,共10页
航行体以尾部向下姿态入水过程的研究对无动力运载体以及导弹回收等问题的解决具有重要意义.本文采用VOF (volume of fluid)多相流模型,并结合动网格技术,对航行体尾部向下姿态高速垂直入水过程展开研究.数值计算结果与实验[12]吻合度较... 航行体以尾部向下姿态入水过程的研究对无动力运载体以及导弹回收等问题的解决具有重要意义.本文采用VOF (volume of fluid)多相流模型,并结合动网格技术,对航行体尾部向下姿态高速垂直入水过程展开研究.数值计算结果与实验[12]吻合度较好,验证了本文所采用数值方法的准确性与可行性.以航行体为研究对象,分析了航行体垂直入水过程中流体动力、入水空泡及流场结构的演变特性,进而讨论了入水速度对流体动力特性和入水空泡的影响规律.研究结果表明:在航行体入水过程中主要受到压差阻力的影响,在入水冲击阶段,航行体所受阻力系数在撞击自由液面时达到最大,随着入水时间的推移,总阻力系数缓慢降低,最终趋于稳定,空泡发生溃灭时产生微小波动.在入水空泡发展的过程中,在惯性力与内外压差的共同作用下,空泡壁面会同时存在扩张与收缩两种阶段.航行体垂直入水过程中阻力系数峰值随着入水速度的增大而增大,且随着速度的增大,空泡最大直径以及空泡收缩速率增大.空泡面闭合无量纲时间以及深闭合时入水空泡夹断深度与入水深度的比值随弗劳德数变化基本不变. 展开更多
关键词 航行体 垂直入水 空泡演变 流体动力特性 入水速度
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圆柱体并联入水过程空泡演化特性实验研究 被引量:12
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作者 卢佳兴 魏英杰 +2 位作者 王聪 路丽睿 许昊 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期450-461,共12页
运动体并联入水广泛存在于机载射弹灭雷、空投鱼雷饱和攻击等空对海作战方式中,具有极强的工程应用背景.为得到运动体并联入水过程中空泡演化特性,采用基于高速摄像技术的光学测量方法,对圆柱体入水过程开展实验研究.利用图像处理技术... 运动体并联入水广泛存在于机载射弹灭雷、空投鱼雷饱和攻击等空对海作战方式中,具有极强的工程应用背景.为得到运动体并联入水过程中空泡演化特性,采用基于高速摄像技术的光学测量方法,对圆柱体入水过程开展实验研究.利用图像处理技术对采集的图像序列中的空泡轮廓进行识别提取,通过对比单圆柱体和双圆柱体在不同弗劳德数下的空泡轮廓分析圆柱体并联入水过程的空泡演化特性和弗劳德数对其的影响.实验结果表明:入水空泡整体呈现良好的镜面对称特征,而圆柱体内外侧空泡存在明显的非对称性,当入水时刻的弗劳德数较低时,空泡闭合方式为深闭合,闭合点随弗劳德数增大而后移,当弗劳德数达到临界值时,闭合方式过渡为表面闭合且表面闭合方式下闭合点随弗劳德数增大而前移.在弗劳德数的正激励和环境压力、喷溅回卷负激励作用下,水下不同深度截面上的空泡扩张和空泡中心向外侧偏移量的峰值和时长均随弗劳德数增大呈现先增大后减小趋势,由于不同深度处主导的激励作用不同,故峰值和时长发生转折的弗劳德数临界点不同. 展开更多
关键词 并联入水 空泡演化 空泡闭合 弗劳德数 中心偏离值
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回转体齐射出水过程空泡演化规律与弹道特性实验研究 被引量:11
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作者 卢佳兴 王聪 +2 位作者 魏英杰 许昊 宋武超 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1226-1234,共9页
为研究齐射出水过程中回转体间的相互干扰,基于高速摄像技术对小型回转体齐射出水过程开展实验研究。利用图像处理技术对采集图像序列中的回转体和空泡轮廓进行识别提取,并通过对比单发回转体和双发回转体在有无艇速下的弹道特性,分析... 为研究齐射出水过程中回转体间的相互干扰,基于高速摄像技术对小型回转体齐射出水过程开展实验研究。利用图像处理技术对采集图像序列中的回转体和空泡轮廓进行识别提取,并通过对比单发回转体和双发回转体在有无艇速下的弹道特性,分析齐射过程回转体间的流体动力干扰和艇速对其影响。实验结果表明:在回转体无艇速2发齐射出水过程中,首发回转体形成的低压区使次发回转体的内侧空泡发展较大,次发回转体的运动轨迹发生向首发回转体方向偏转;当存在艇速时,回转体空泡演化规律和弹道特性发生改变,在迎流侧高压和水流冲刷作用下,空泡均向背流侧发展较大,首发回转体发生沿流向偏转,次发回转体处于首发回转体的尾流场中,其姿态和轨迹仍存在向首发回转体方向偏转,但由于艇速作用使偏转幅度相对较小。 展开更多
关键词 回转体 水下齐射 空泡演化 多相流 弹道特性
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铜合金空洞缺陷形变演化研究探讨 被引量:8
5
作者 刘劲松 李旺 +4 位作者 陈帅峰 陈大勇 王松伟 李庆文 郑佳依 《铜业工程》 CAS 2022年第4期1-8,共8页
铜加工材的铸坯内部常存在气孔、缩孔等空洞缺陷,在后续加工过程中,这些空洞缺陷常演变为内部裂纹或表面缺陷,导致成品率降低。在生产过程中,可借助变形和升温来消除铸坯内部的空洞缺陷。空洞的形变闭合是消除缺陷的先决条件,因此有必... 铜加工材的铸坯内部常存在气孔、缩孔等空洞缺陷,在后续加工过程中,这些空洞缺陷常演变为内部裂纹或表面缺陷,导致成品率降低。在生产过程中,可借助变形和升温来消除铸坯内部的空洞缺陷。空洞的形变闭合是消除缺陷的先决条件,因此有必要开展铜合金中空洞缺陷的形变演化研究。本文对金属空洞缺陷形变演化的研究进展进行了梳理;基于对某锡磷青铜连铸板坯内部空洞缺陷及铸态组织的观察,重点讨论了现有研究成果对于铜合金的适用性,指出了材料微观结构对空洞缺陷形变演化的潜在影响;针对当前研究在几何建模方面的难点,采用Python语言设计了含任意椭球空洞的体元模型自动建模程序。 展开更多
关键词 铜合金 塑性加工 空洞缺陷 形变演化 自动建模
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轴线间距对圆柱体低速并联入水空泡演化影响试验研究 被引量:7
6
作者 卢佳兴 王聪 +3 位作者 魏英杰 路丽睿 宋武超 檀世昱 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期272-280,共9页
为分析圆柱体并联入水过程中入水空泡间相互干扰对于空泡演化特性影响规律,采用基于高速摄像的方法,开展两圆柱体同步并联入水试验研究。通过圆柱体单独入水和双圆柱体并联入水试验对比,分析了圆柱体同步并联入水空泡演化特性与单独入... 为分析圆柱体并联入水过程中入水空泡间相互干扰对于空泡演化特性影响规律,采用基于高速摄像的方法,开展两圆柱体同步并联入水试验研究。通过圆柱体单独入水和双圆柱体并联入水试验对比,分析了圆柱体同步并联入水空泡演化特性与单独入水空泡演化特性的差异,揭示了同步并联入水双空泡演化机理,并进一步给出了入水空泡随轴线间距的变化特性。试验结果表明:并联入水过程中,双空泡形态在空间上呈现出了较好的镜面对称特征;对于深闭合入水空泡,随着两圆柱体轴线间距的增大,空泡在两圆柱体轴线内侧区域的发展程度逐渐提升,且水深较浅处的发展程度提升幅度大于较深处;对于表面闭合入水空泡,随着两圆柱体轴线间距增大,内测区域空泡逐渐趋于饱满,云化现象也逐渐减弱。 展开更多
关键词 并联入水 低速 空泡演化 轴线间距 闭合
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双相LZ91镁锂合金超塑性变形行为及组织演变 被引量:6
7
作者 刘金学 解海涛 +4 位作者 郭晓光 肖阳 赵红亮 关绍康 白明华 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期713-720,共8页
采用铸造、挤压、冷轧和退火的方法,获得了双相LZ91镁锂合金板材,并通过OM、SEM、TEM和拉伸实验,研究了双相LZ91镁锂合金板材在200~300℃、应变速率1.0×10^(−2)~1.7×10^(−4) s^(−1)条件下的超塑性变形行为、显微组织演变和空... 采用铸造、挤压、冷轧和退火的方法,获得了双相LZ91镁锂合金板材,并通过OM、SEM、TEM和拉伸实验,研究了双相LZ91镁锂合金板材在200~300℃、应变速率1.0×10^(−2)~1.7×10^(−4) s^(−1)条件下的超塑性变形行为、显微组织演变和空洞长大机制。结果表明:双相LZ91镁锂合金在285℃、1.7×10^(−4) s^(−1)条件下的最大超塑性达到485%;拉伸过程中微观组织由初始的β-Li再结晶相和α-Mg条带状相向等轴的β-Li相、α-Mg再结晶相以及β-Li基体中的次生α-Mg纳米相进行演变;空洞主要形核于α/β两相晶界处,变形早期在应力作用下,空洞沿着晶界扩散长大,是扩散控制的长大机制;变形后期在周围材料的塑性变形作用下,空洞被拉伸长大,是塑性变形控制的长大机制。 展开更多
关键词 双相LZ91镁锂合金 超塑性 空洞 显微组织演化
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双球并联入水空化及运动特性实验研究 被引量:6
8
作者 王旭 吕续舰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第15期221-229,共9页
物体入水问题近年来受到广泛关注,但关于运动体并联入水的研究较少。相对于单运动体入水,多运动体并联入水在军事中也有很强的应用背景,例如水上多枚鱼雷空投、超空泡射弹齐射入水等,这种多层次饱和打击能够大幅提高对水下运动目标的毁... 物体入水问题近年来受到广泛关注,但关于运动体并联入水的研究较少。相对于单运动体入水,多运动体并联入水在军事中也有很强的应用背景,例如水上多枚鱼雷空投、超空泡射弹齐射入水等,这种多层次饱和打击能够大幅提高对水下运动目标的毁伤效果。为了探索双运动体并联入水的流体动力特点,开展了不同横向间距下的双球同步入水实验,分析了入水后双空泡演化过程与运动特性。结果表明,并联入水后由于双球内侧流场和压力发生变化,水-汽-壁三相接触线倾斜在球体表面,且倾斜角度随双球间距增大而减小;双球的空泡形态和三相接触线具有良好的彼此对称性。当双球以较小的横向间距(≤2.5D)并联入水时,空泡尾部内侧壁面会发生融合,形成"臼齿形"空泡,且其溃灭首先发生在壁面融合处,溃灭尾迹交织呈云团形;当间距增加至3.5D时,空泡溃灭尾迹向内侧偏、交汇呈马蹄形;当间距进一步增加到5.5D和7.5D时,双球空泡尾迹相互干扰很弱,与单球空泡尾迹形态比较接近。当双球横向间距小于3.5D时空泡表面闭合诱导产生的水柱顶部发生分离并两侧抛洒,随着横向间距的不断增加,空泡发展受相邻运动体的影响逐渐减弱,但均呈现出良好的对称性,其长度、直径与溅起水花等现象都趋近于单球入水情况。 展开更多
关键词 并联入水 空泡演化 接触线 尾迹
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空心弹高速入水机理及特性数值模拟研究 被引量:2
9
作者 黄振贵 范浩伟 +3 位作者 陈志华 周可 刘想炎 王浩 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期115-129,共15页
为分析空心弹高速入水的机理及其特性,基于雷诺时均Navier-Stokes方程、VOF(volume of fluid)多相流模型、Realizable k-ε湍流模型,引入Schnerr-Sauer空化模型和重叠网格技术对空心弹高速入水进行数值模拟研究,获得了通孔孔径和头部形... 为分析空心弹高速入水的机理及其特性,基于雷诺时均Navier-Stokes方程、VOF(volume of fluid)多相流模型、Realizable k-ε湍流模型,引入Schnerr-Sauer空化模型和重叠网格技术对空心弹高速入水进行数值模拟研究,获得了通孔孔径和头部形状对空心弹的空化特性、空泡形态和入水运动特性的影响规律。研究显示数值计算的空泡形态和入水速度、位移曲线与实验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的可行性。结果表明:当通孔孔径不同时,通孔孔径越大,空化现象越明显,通孔射流越长,但对空泡半径的影响不大;通孔孔径越小,空泡闭合时间越早,与水面碰撞产生的阻力系数峰值越高,空心弹入水稳定后其阻力系数也越大;无量纲直径在0.575~0.600之间时,空心弹的运动最为稳定。当头部锥角不同时,头部锥角越大,空泡直径越大,空化现象出现得越晚,但空化生成的速度更快;随着头部锥角的增大,阻力系数变大,空心弹的速度衰减变快,相同时间运动的距离较短;头部锥角越大,俯仰角的变化越小,空心弹的运动越稳定。 展开更多
关键词 空心弹 空泡演化 高速入水 运动特性
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表面润湿性对球体斜射入水过程的影响研究 被引量:1
10
作者 刘思华 李利剑 +2 位作者 朱晋 王占莹 张敏弟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期960-971,共12页
针对球体表面润湿性对倾斜入水空泡演化过程及球体动力特性的影响开展研究,以便能够进一步理解润湿性对入水过程的影响并且能够为多种情况下的入水现象提供理论依据.基于球体入水过程空泡形态观察、采集与测量实验平台,分析了亲水性和... 针对球体表面润湿性对倾斜入水空泡演化过程及球体动力特性的影响开展研究,以便能够进一步理解润湿性对入水过程的影响并且能够为多种情况下的入水现象提供理论依据.基于球体入水过程空泡形态观察、采集与测量实验平台,分析了亲水性和疏水性球体入水过程中入水喷溅和空泡的演变规律,并深入讨论了不同速度下球体表面润湿性对球体入水过程中动力特性的影响.研究表明,不同表面润湿性球体在入水过程中的喷溅及入水空泡演化与动力特性存在明显区别.在相同入水速度下,亲水性球体的三相接触点远高于疏水性球体,而喷溅的高度却低于疏水性球体,但该差异随入水速度的增加反而减小.随着入水速度的增大,亲水性球体依次经历了无空泡、浅闭合和面闭合3种闭合方式,而疏水性球体先后只出现了深闭合和面闭合两种.但是,随着入水速度的增加,球体表面润湿性对空泡演化过程的影响逐渐减弱,当速度增加到11.25 m/s时,二者不存在区别.同时发现,在入水过程中,在相同速度下生成入水空泡较无入水空泡其总流动阻力系数降低49.94%;亲水性球体生成空泡体积更小,空泡带来的附加质量力也更小,减阻效果更好. 展开更多
关键词 表面润湿性 亲疏水性 入水喷溅 空泡演化 空泡闭合 动力特性
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圆柱体入水空泡壁面运动特性与空泡演化关系实验研究 被引量:5
11
作者 夏维学 王聪 +1 位作者 曹伟 李佳川 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第15期1-7,17,共8页
为了获得入水空泡壁面的运动特性与空泡演化之间的关系,进而对入水空泡演化过程开展定量划分研究。采用高速摄像的方法对低弗劳德数条件下的圆柱体入水开展实验研究。通过对比具有水平速度的圆柱体以不同倾角入水空泡,分析了入水空泡壁... 为了获得入水空泡壁面的运动特性与空泡演化之间的关系,进而对入水空泡演化过程开展定量划分研究。采用高速摄像的方法对低弗劳德数条件下的圆柱体入水开展实验研究。通过对比具有水平速度的圆柱体以不同倾角入水空泡,分析了入水空泡壁面运动特性与空泡演化过程的关系,并基于空泡壁面运动特性划分空泡演化各阶段,分析了空泡演化在各阶段的流动机理。实验研究结果表明:空泡壁面的运动特性与空泡演化过程紧密关联,根据空泡壁面位移和运动速度变化规律可定量划分空泡演化阶段。空泡的闭合形式对于具有水平速度的圆柱体入水所形成的空泡的演化过程有显著影响,若空泡发生表面闭合,则空泡演化包含了空泡敞开、空泡体积膨胀、空泡拉长以及溃灭后四个阶段,无量纲分界时间分别为T=2.8、T=5.4和T=6.9;若空泡发生深闭合,则其演化过程仅包含空泡敞开、空泡闭合以及空泡溃灭三个阶段,并以时间T=2.8和T=8.4为分界。根据空泡壁面的运动特性划分空泡演化各阶段的时间特性非常明确且没有相互重叠。 展开更多
关键词 圆柱体入水 空泡演化 阶段划分 实验研究
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冰孔约束下弹丸倾斜入水空泡演化特性实验研究 被引量:1
12
作者 鹿麟 陈凯敏 +4 位作者 侯宇 胡彦晓 张东晓 高词松 杨哲 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3082-3090,共9页
为探究冰孔约束对弹丸入水空泡演化的影响规律,基于高速摄像技术开展不同冰孔直径下弹丸倾斜入水实验。通过对比分析无冰工况与冰孔约束下弹丸倾斜入水过程,将弹丸入水空泡演化过程分为空泡扩张、空泡表面闭合与空泡深闭合三个阶段进行... 为探究冰孔约束对弹丸入水空泡演化的影响规律,基于高速摄像技术开展不同冰孔直径下弹丸倾斜入水实验。通过对比分析无冰工况与冰孔约束下弹丸倾斜入水过程,将弹丸入水空泡演化过程分为空泡扩张、空泡表面闭合与空泡深闭合三个阶段进行研究,总结出冰孔约束对弹丸倾斜入水空泡演化特性的影响规律。研究结果表明:在空泡扩张阶段,空泡扩张受到冰孔约束,自由液面附近空泡左侧呈弯曲状,其原因一方面是因为入水点附近的液体向四周运动撞击冰板,消耗了部分用于空泡扩张的能量,另一方面是因为排开的液体撞击冰孔内壁边缘形成反射流,反射流方向与空泡扩张方向相反,进一步限制空泡的扩张;在冰孔直径较小工况下,受反射流冲击,空泡壁右侧出现褶皱,随着冰孔直径增加,空泡左侧轮廓线的弯曲程度逐渐减弱;在空泡表面闭合阶段,褶皱的空泡壁发生局部冲击溃灭,随着冰孔直径增加,反射流逐渐变细、强度逐渐减弱;在空泡深闭合阶段,在冰孔约束下反射流冲击空泡,使得空泡内外压力差变大,加速了空泡发生深闭合;在冰孔直径较小的工况下,局部冲击溃灭程度较大,与尾部脱落溃灭相融合,随着冰孔直径的增加,局部冲击溃灭、气泡簇及反射流相互独立,逐渐接近无冰工况。 展开更多
关键词 弹丸 倾斜入水 入水实验 冰孔约束 空泡演化
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超塑胀形过程中空洞损伤演变的数值模拟 被引量:3
13
作者 向毅斌 吴诗惇 陈敦军 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 2001年第2期16-19,共4页
利用刚粘塑性有限元技术采用连续损伤力学导出的空洞损伤演变模型对超塑胀形的空洞损伤演变过程进行了数值模拟。以半球壳和圆筒形零件为例 ,给出了自由胀形和充模胀形件内部空洞体积分布状况 ,指出了空洞损伤对变形的影响 ,并对计算结... 利用刚粘塑性有限元技术采用连续损伤力学导出的空洞损伤演变模型对超塑胀形的空洞损伤演变过程进行了数值模拟。以半球壳和圆筒形零件为例 ,给出了自由胀形和充模胀形件内部空洞体积分布状况 ,指出了空洞损伤对变形的影响 ,并对计算结果进行了分析讨论。计算得出了自由胀形极点处空洞体积分数发展曲线 ,与实验结果十分吻合。 展开更多
关键词 超塑胀形 空洞 损伤演变 数值模拟 金属材料
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旋转圆球入水空泡特性与流场结构的大涡模拟研究 被引量:4
14
作者 严晨祎 陈瑛 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1012-1025,I0004,共15页
圆球旋转入水过程对于基于先导物投放的新型入水降载方式具有重要研究价值.采用大涡模拟方法结合均质多相流模型和VOF界面捕捉算法,对低弗劳德数条件下疏水圆球高速旋转入水的自由运动过程进行了数值模拟,研究了转速对入水空泡演化、流... 圆球旋转入水过程对于基于先导物投放的新型入水降载方式具有重要研究价值.采用大涡模拟方法结合均质多相流模型和VOF界面捕捉算法,对低弗劳德数条件下疏水圆球高速旋转入水的自由运动过程进行了数值模拟,研究了转速对入水空泡演化、流场结构和水动力特性的影响.采用动网格与滑移网格技术实现圆球的自由运动,并基于试验结果对比验证了数值模拟的可靠性与正确性.旋转运动的升力效应导致圆球入水弹道发生偏转并从水面携带横向楔形射流侵入空泡内部.采用入水砰击速度与转速进行归一化分析,结果表明入水转速的增加显著改变了圆球的动力特性:水平方向的速度和位移以及升力峰值都随入水转速的增加而变大,但升力峰值受到入水速度的限制;而垂直方向的速度和加速度以及空泡断裂深度几乎不受转速增加的影响,并且空泡深闭合发生前圆球转速变化不大.入水转速的增加也使液面飞溅环和空泡断裂的非对称性增强,在较低转速时发生空泡表面闭合,而在较高转速时则发生空泡深闭合.对于空泡深闭合模式,入水转速的增加带来更强的横向楔形射流,并且抑制了空泡断裂产生的高压以及相应涡结构的生成,致使圆球在入水砰击阶段承受更低的侧向压力. 展开更多
关键词 空泡形态 空泡演化 入水弹道 大涡模拟 旋转圆球
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基于CFD的并列超空泡射弹高速斜入水流体动力特性研究
15
作者 韩可新 刘海晓 +2 位作者 漆超 陈志宏 吕续舰 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期96-110,I0002,共16页
在对水下目标连续、密集的打击过程中常常涉及到多体间的运动干扰和空泡非定常耦合等问题,使得流场结构和运动特性变得复杂。为分析并行超空泡射弹高速入水过程中流场的相互干扰规律,采用CFD方法建立并列弹高速斜入水流体动力特性研究... 在对水下目标连续、密集的打击过程中常常涉及到多体间的运动干扰和空泡非定常耦合等问题,使得流场结构和运动特性变得复杂。为分析并行超空泡射弹高速入水过程中流场的相互干扰规律,采用CFD方法建立并列弹高速斜入水流体动力特性研究数值模型,同时将并列弹与单个弹的计算结果进行对比,明确并列弹高速入水空泡形态和流场分布与单个弹的差异,并进一步给出弹间干扰特性随并列弹轴线间距的变化规律。计算结果表明:较单个弹入水过程,随着轴线间距的减小,并列弹的流体动力特性变化复杂;当轴线间距增大至G=4时,并列弹的流体动力特性与单个弹差异不再显著。并列弹高速入水时,双空泡形态呈现镜面对称特性,内侧空泡受挤压贴近弹体表面,随轴线间距的增加,空泡间的干扰作用逐渐减弱;高压区和低速区主要存在于射弹头部,且轴线间距较小时,出现高压区重叠现象;随着轴线间距减小,内侧空泡压力、速度分布对空泡演化的影响程度在入水深度较深位置更为明显。由于射弹表面内外侧压差的作用,使射弹姿态产生显著变化,表现为弹头相互排斥,弹尾靠拢。 展开更多
关键词 并联斜入水 空泡演化 弹间干扰 数值模型 流体动力特性
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入水速度对冰孔约束下圆柱体倾斜入水过程的影响分析
16
作者 鹿麟 杨哲 +2 位作者 陈凯敏 程勇东 杨帅 《水下无人系统学报》 2024年第3期474-481,共8页
针对极地环境下超空泡圆柱体入水问题,基于雷诺平均方程引入流体体积模型,结合重叠网格技术建立了冰孔约束下圆柱体入水数值仿真方法。在此基础上,开展不同入水速度下圆柱体穿越冰孔入水过程仿真,分析了圆柱体入水过程中的空泡演化与载... 针对极地环境下超空泡圆柱体入水问题,基于雷诺平均方程引入流体体积模型,结合重叠网格技术建立了冰孔约束下圆柱体入水数值仿真方法。在此基础上,开展不同入水速度下圆柱体穿越冰孔入水过程仿真,分析了圆柱体入水过程中的空泡演化与载荷特性。研究结果表明:冰孔约束限制了孔内水域的流动,进而改变了表面喷溅的状态及空泡壁的形态,以至延迟了空泡表面闭合时间。随着入水速度的增大,冰孔约束对空泡形态的限制作用基本一致,圆柱体头部出现了更大范围的高压区域,且呈现出非对称分布;冰孔约束增大了圆柱体入水冲击载荷,使得圆柱体水下速度加快衰减,并促使圆柱体偏转角度大于无冰工况。研究结果可为极地超空泡武器入水稳定性提供参考。 展开更多
关键词 超空泡 冰孔约束 倾斜入水 入水冲击载荷 空泡演化
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超空泡射弹异步并联倾斜入水空泡演化与运动特性分析
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作者 高词松 鹿麟 +4 位作者 祁晓斌 闫雪璞 王辰 胡彦晓 张东晓 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期18-27,共10页
基于VOF多相流模型与重叠网格技术建立了超空泡射弹异步并联倾斜入水数值方法,利用单发射弹倾斜入水实验对数值方法的有效性进行了验证,在此基础上,分别对不同初始间距及入水顺序下前后两射弹的空泡演化与运动特性进行了数值模拟与分析... 基于VOF多相流模型与重叠网格技术建立了超空泡射弹异步并联倾斜入水数值方法,利用单发射弹倾斜入水实验对数值方法的有效性进行了验证,在此基础上,分别对不同初始间距及入水顺序下前后两射弹的空泡演化与运动特性进行了数值模拟与分析。研究结果表明:对于前发射弹,在初始间距为0.5倍弹长时,由于受到后发射弹空泡剧烈挤压,前发射弹无法产生完整空泡包裹弹体,运动受到严重影响并最终失稳;同时,前发射弹自上侧入水与自下侧入水相比,其空泡受到的挤压程度更大,沾湿更早且失稳更快;随着初始间距的增大,前发射弹附近空泡受后发射弹的影响减弱,2种入水顺序下均运动平稳。对于后发射弹,由于前发射弹空泡的持续作用,其空泡始终不对称,运动稳定性受到影响,在间距为0.5倍弹长时向内侧偏转失稳,在间距为1倍弹长时运动平稳,间距为2倍和3倍弹长时向外侧偏转失稳,且2种入水顺序下运动规律基本一致。 展开更多
关键词 超空泡射弹 异步并联入水 倾斜入水 数值模拟 空泡演化 运动特性
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亚毫米颗粒侵彻肥皂靶标的空腔特征与致伤阈值
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作者 王少宏 范瑞军 +2 位作者 王金英 李海杰 皮爱国 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3868-3878,共11页
肥皂靶标广泛应用于创伤弹道领域,作为生物目标等效靶,以观察伤口通道的破坏特征评估弹药的潜在伤害,但目前尚缺乏低附带毁伤弹药的亚毫米颗粒毁伤元对生物目标的损伤标准。采用量纲分析方法确定侵彻空腔的成形特征,根据颗粒驱动试验获... 肥皂靶标广泛应用于创伤弹道领域,作为生物目标等效靶,以观察伤口通道的破坏特征评估弹药的潜在伤害,但目前尚缺乏低附带毁伤弹药的亚毫米颗粒毁伤元对生物目标的损伤标准。采用量纲分析方法确定侵彻空腔的成形特征,根据颗粒驱动试验获得肥皂靶标的实际创伤弹道表现,并结合数值模拟分析亚毫米颗粒的侵彻空腔演化规律,建立亚毫米颗粒对肥皂靶标的临界损伤条件。研究结果表明:亚毫米颗粒侵彻肥皂靶标产生以入口直径和空腔深度来表现的圆锥状空腔,不同密度、粒度和速度的亚毫米颗粒侵彻肥皂靶标产生的空腔存在明显差异,空腔特征与比动能相关;随着颗粒材料密度、粒度和速度的增加,侵彻肥皂靶标产生的空腔容积随之增加,颗粒粒径越大,对肥皂靶标的侵彻深度越深,入口直径扩展至颗粒粒径的2.0~2.5倍;参考常规破片杀伤标准,等效计算不同粒径亚毫米颗粒对肥皂靶标的致伤及不同侵彻深度的能量密度阈值,发现亚毫米颗粒侵彻的能量密度需要超过0.83 J/cm^(2)才能对肥皂靶标造成损伤。数值模拟、试验测试和理论分析结果吻合较好,影响规律具有一致性,研究结果可为低附带毁伤战斗部设计及效应评估提供理论参考。 展开更多
关键词 肥皂靶标 低附带毁伤 亚毫米颗粒 空腔演化 致伤阈值
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空心圆柱低速垂直入水试验研究 被引量:4
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作者 侯宇 黄振贵 +1 位作者 陈志华 罗驭川 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期237-246,共10页
为获得空心圆柱垂直入水空泡演化规律和运动特性,利用高速摄像技术对其低速垂直入水过程进行了试验研究。通过对空心圆柱体入水空泡的演化过程的观察和运动参数的测量,讨论分析空心结构对空泡形态演变的影响和不同入水速度下空泡演化过... 为获得空心圆柱垂直入水空泡演化规律和运动特性,利用高速摄像技术对其低速垂直入水过程进行了试验研究。通过对空心圆柱体入水空泡的演化过程的观察和运动参数的测量,讨论分析空心结构对空泡形态演变的影响和不同入水速度下空泡演化过程和模型运动阻力变化。结果表明:空心结构诱发通孔射流使深闭合下的空泡壁由点分离形式变为线分离,出现新的空泡壁收缩形式,运动体尾部出现环状空泡,稳定状态空泡出现气泡分阶段脱落和"云化"现象;入水速度的增加使入水空泡由深闭合变为面闭合,空泡体积随入水速度变化较为明显,尾部气泡因空泡稳定状态的不同呈现不同脱落形式;通孔射流顶部存在小气泡,顶端液滴近似落体运动,表面张力对射流整体运动影响较小;孔中内流的产生有助于物体运动的稳定,物体水中阻力因入水速度不同短时间内产生两类变化,速度增高阻力曲线拐点增多。 展开更多
关键词 空心圆柱 入水试验 空泡演化 通孔射流 动态特征
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主动转动水翼的空化水动力学特性研究
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作者 李彦浩 王逸夫 于安 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期81-91,共11页
在构建新能源高占比的新型电力系统中,水电机组尤其是抽水蓄能机组,频繁在工况之间转换。活动导叶和轴流转桨叶片在主动调整过程中,其空化特性与稳定工况有较大区别,其空化发展机理值得深入研究。本文采用基于滤波器修正(FBM)的湍流模型... 在构建新能源高占比的新型电力系统中,水电机组尤其是抽水蓄能机组,频繁在工况之间转换。活动导叶和轴流转桨叶片在主动调整过程中,其空化特性与稳定工况有较大区别,其空化发展机理值得深入研究。本文采用基于滤波器修正(FBM)的湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型分别对两种不同水翼的转动方式下的空化水动力学特性进行数值模拟研究。对数值模拟结果中空化形态及流场速度矢量图进行分析,探究NACA0015水翼振荡运动中空泡演变和水动力参数的影响机理。结果表明,头部固定转动模式诱导的空泡尺度大于尾部固定模式,因为头部固定模式会加剧反向射流的运动。同时,当水翼头部固定时,时均汽相体积相对大于尾部固定振荡模式下的值。片空化工况下,对于两种不同的运动模式,汽相体积的总体曲线非常相似;云空化工况下,两种运动模式之间的汽相体积和空化形态曲线明显不同。 展开更多
关键词 振荡水翼 空泡演化 水动力特性 头部固定 尾部固定
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