国家自然科学基金(51276192)
- 作品数：27 被引量：126H指数：8
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- 基于大密度差多相流SPH方法的二维液滴碰撞数值模拟被引量：6
- 2013年
- 该文结合了Ott提出的修正连续性方程和Adami改进的动量方程,对空气中的液滴碰撞问题进行了二维数值模拟.为有效提高计算精度,推导了适用于大密度差多相流的人工黏性和人工应力方程.通过表面张力作用下方形液滴自然变化和空气中两液滴互溶的算例,验证了算法的有效性;对不同韦伯数(8.8,19.8)、不同碰撞参数(0,0.5)下的液滴碰撞过程进行了数值模拟,并与VOF方法对比,取得了较为一致的结果;进一步计算多个韦伯数、多个碰撞参数下的液滴碰撞,得到了空气中二维液滴碰撞结果分布图,与实验结果相符合.结果表明,该算法对于求解涉及大密度差多相流的液滴碰撞破碎问题十分有效,而且该方法容易拓展到三维,从而为进一步模拟火箭发动机的二次雾化过程奠定了基础.
- 强洪夫石超陈福振韩亚伟
- 关键词：光滑粒子流体动力学多相流
- 钻地弹侵彻地下工事问题的研究与发展被引量：8
- 2018年
- 综述了地下工事、钻地弹及毁伤评估的出现与发展,总结了国内外毁伤评估技术的发展及相关成果,包括解析法、实验法和数值模拟法。在此基础上,介绍了光滑粒子流体动力学(SPH)法及其基本原理,分析了该方法应用于毁伤评估的优势,并对现阶段数值模拟应用于毁伤评估进行了总结与展望。
- 张国星强洪夫陈福振石超
- 关键词：钻地弹侵彻地下工事数值模拟
- 降低固体推进剂特征信号的改进粒子群算法被引量：2
- 2017年
- 固体推进剂燃烧产生的特征信号越来越成为制约导弹武器隐身特性和制导精度发展的重要因素,为解决传统实验法降低特征信号而进行配方设计周期长的问题,采用粒子群算法寻找固体推进剂配方最优设计方案以达到降低特征信号的目的,同时综合运用拒绝法、罚函数法以及种群多样性保持策略对标准粒子群算法进行适当改进,解决了非线性约束问题,克服了算法容易陷入局部最优的缺陷,提高了全局搜索能力。建立配方优化数学模型并进行仿真,结果表明采用改进粒子群算法来降低固体推进剂特征信号,优于标准粒子群算法、改进遗传算法等智能算法,并能缩短配方设计周期。
- 赵玖玲张文海
- 关键词：粒子群算法罚函数法
- 基于SPH方法的剪切流驱动液滴在固体表面变形运动数值模拟研究被引量：3
- 2013年
- 光滑粒子流体动力学(SPH)方法是纯拉格朗日粒子方法,可以有效避免网格法在模拟大变形过程中带来的网格扭曲等缺陷,适合模拟含大变形的剪切流驱动液滴在固体表面变形运动过程。在基于CSF模型的表面张力SPH方法基础上,采用新的边界处理方式和界面法向修正方法,引入Brackbill提出的壁面附着力边界条件处理方法,得到了含壁面附着力边界条件的表面张力算法。基于新方法模拟了剪切流驱动液滴在固体表面变形运动过程并与实验结果和VOF方法模拟结果进行了对比验证。结果表明:该方法在处理壁面附着力问题时精度较高,稳定性较好,适合处理工程中剪切流驱动液滴在固体表面变形运动问题。
- 强洪夫刘开陈福振
- 关键词：光滑粒子流体动力学剪切流
- 凝胶模拟液液滴碰撞的SPH数值仿真被引量：2
- 2018年
- 雾化问题是凝胶推进技术研究的关键问题,雾化过程中不可避免地会出现液滴的碰撞。通过SPH方法对凝胶推进剂模拟液液滴的碰撞过程进行了数值模拟。针对气-液交界面处存在较大的密度、粘度梯度,对传统SPH方法做出改进。在此基础上,对空气中两个同尺寸的凝胶液滴碰撞过程进行了数值模拟,并与水滴的碰撞进行了对比,分析了凝胶推进剂的流变特性对于碰撞结果的影响。结果表明,凝胶液滴的碰撞动能在高粘度的作用下迅速耗散,液滴碰撞后,更易发生聚合,进一步增加了凝胶推进剂雾化的难度。
- 石超强洪夫刘虎王广
- 关键词：光滑粒子流体动力学数值仿真
- 风沙运动问题的SPH-FVM耦合方法数值模拟研究被引量：10
- 2014年
- 针对离散颗粒模型和欧拉-欧拉双流体模型在求解气粒两相流动问题中存在的不足,提出了一种新方法——SPH-FVM耦合方法,并应用于风沙运动过程的数值模拟计算.新方法基于拟流体模型,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)对离散颗粒相进行求解,追踪单颗粒运动轨迹,采用有限体积法(FVM)求解连续气体相,捕捉流场特性,两相间通过曳力、压力梯度、体积分数等参量进行耦合,建立了两种不同坐标系下方法间的耦合框架.对SPH粒子所承载的物质属性进行了重定义,改造成了适用于离散颗粒相求解的光滑离散颗粒流体动力学模型(SDPH),阐述了SPH粒子与离散相中颗粒之间的关系,推导得到了拟流体SPH离散方程组.模拟了风沙运动中沙粒跃移过程和自由来流风速作用下沙粒的运动过程以及沙丘在风力作用下缓慢向前蠕移的过程,分析了颗粒的运动轨迹,流场中沙粒水平速度分布规律以及气体速度场在沙粒反作用下的变化情况等,与实验结果相符合,结果表明该方法不仅精度较高,而且计算量较小,适于求解风沙运动问题乃至其他气粒两相流动问题.
- 陈福振强洪夫高巍然
- 关键词：光滑粒子流体动力学有限体积风沙运动
- 基于SPH方法的凝胶燃料单滴微爆过程模拟被引量：1
- 2017年
- 为探究凝胶燃料单滴微爆过程中液滴形态和物理量变化规律,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对JP-8金属凝胶液滴的微爆过程进行数值模拟研究。引入完全变光滑长度SPH方法解决气泡膨胀过程中密度梯度和光滑长度梯度变化剧烈的问题。采用修正JCD(Johnson-Cook Damage)强度模型模拟了弹性胶凝剂膜。模拟了凝胶液滴微爆过程中,内部气泡生长、膨胀、破壳、喷射等过程。得到了气泡变形过程中液滴内部压力和胶凝剂膜的应力变化特性。探索了凝胶液滴微爆过程中液滴半径、压力、拉伸应力、表面张力等物理量的变化规律。数值模拟结果显示,随着时间的推移,凝胶液滴体积逐渐膨胀,压力震荡上升,当直径膨胀比D/D0达到1.4时,胶凝剂膜破裂,液滴体积迅速缩小,压力急剧下降。对于多气泡凝胶液滴,大气泡相对小气泡膨胀更快,且大气泡产生对壁面的压力更大,导致胶凝剂膜在靠近大气泡附近破裂,破裂时间相较于单一气泡有所缩短。数值模拟结果与实验结果相吻合,揭示了凝胶液滴微爆过程的内在机理,验证了SPH算法在解决此类问题上的有效性。
- 强洪夫张林涛陈福振刘虎石超
- 基于SPH的分层钢板抗半球头弹侵彻的数值模拟被引量：4
- 2018年
- 随着高强度、高抗冲击特性钢结构在防护装甲、武器库防护门等军事领域得到广泛应用,钢结构的抗冲击性能成为研究的重点和热点。采用光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)对半球头弹撞击多层钢板的过程进行了数值模拟,并与实验对比,分析了半球头弹撞击后钢板的失效形式,得到了撞击点处钢板盘式隆起、蝶形破坏等过程,得到了钢板的von Mises应力分布以及半球头弹的剩余速度,验证了SPH方法在模拟钢板侵彻变形问题上的有效性。通过数值模拟,研究了钢体层数、钢体厚度对其抗侵彻特性的影响,研究表明:3mm时单层钢板比多层钢板的防护能力强,9mm时多层钢板比单层钢板的防护能力强,12mm时多层钢板和单层钢板的防护能力相当。
- 强洪夫孙新亚王广陈福振石超黄拳章
- 关键词：侵彻SPH
- 基于SIFT算法的含碳颗粒凝胶推进剂雾化场速度分析被引量：1
- 2018年
- 雾化是凝胶推进技术的关键问题之一,雾化过程中的液膜、液丝及液滴等的速度分布、液膜厚度等参数对于判断雾化效果、揭示雾化机理具有重要作用。为了对含碳颗粒凝胶推进剂雾化场的速度进行定量分析,提出了一种基于SIFT关键点匹配的雾化场速度计算方法,并以雾化场速度分析为基础,提出了一种新的液膜厚度估算方法。结果表明:雾化场速度随射流速度的增大而增大,随撞击角度的增大而减小;雾化场平均速度与射流速度的比值vato/vjet在0.6~0.9,可用于表征雾化效果,vato/vjet越小,雾化效果越好;射流撞击形成液膜的厚度在0.04~0.13mm,液膜厚度随着射流速度及撞击角度的增大而减小;凝胶推进剂的雾化效果随着碳颗粒浓度的增大而降低,随着碳颗粒粒径的增大而略有改善。
- 石超强洪夫刘虎付幼明
- 关键词：凝胶推进剂SIFT算法
- 含碳颗粒凝胶推进剂模拟液雾化研究（英文）被引量：1
- 2015年
- 制备了含质量分数5%平均粒径5μm的碳颗粒的凝胶推进剂模拟液并研究了其雾化特性。测量了模拟液的流变特性,在射流速度10~22 m·s^(-1)、撞击角60°~90°、喷嘴直径0.5~1.5 mm及喷嘴长径比3.5~8条件下进行了雾化实验,利用线性稳定理论研究了其液膜破碎特性。结果表明,碳颗粒的添加导致凝胶模拟液的稠度系数增大、流动指数减小;在本文实验范围内,模拟液只能雾化形成液丝及大尺寸液滴,雾化效果随着射流速度、撞击角度的增加而改善,喷嘴长径比及喷嘴直径变化对雾化模式的影响很小;理论预测的液膜破碎长度与实验值之间存在14.9%~24%的误差,但线性稳定理论预测的液膜破碎长度变化趋势与实验吻合良好。
- 强洪夫刘虎韩启龙王广韩亚伟
- 关键词：凝胶推进剂雾化
