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微喷颗粒与气体混合过程的数值模拟研究

王裴 孙海权 邵建立 秦承森 李欣竹

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微喷颗粒与气体混合过程的数值模拟研究

王裴, 孙海权, 邵建立, 秦承森, 李欣竹

Numerical simulation on mixing process of ejecta and gas

Wang Pei, Sun Hai-Quan, Shao Jian-Li, Qin Cheng-Sen, Li Xin-Zhu
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  • 冲击波作用下金属与气体界面将发生微喷混合现象,即金属表面产生的微喷射物质在气体中的输运过程. 提出采用散体颗粒分布代替微喷初始状态,基于气体-颗粒两相流模型对微喷混合现象进行了模拟研究. 数值模拟给出了微喷混合的动力学演化过程,分析了初始气体压力和颗粒尺寸因素对混合层的影响规律; 在数值模拟中发现了微喷颗粒的气动破碎现象,这可导致颗粒尺度明显减小, 成为影响微喷混合演化性质的重要物理因素.本文模拟结果与相关实验结果取得一致, 初步表明,气粒两相流模型是模拟微喷混合过程的一种有效方法.
    Ejecta mixing takes place at the interface between metal and gas under shock loading, i.e., the transport process of ejecta from metal surface appears in the gas. In this paper, adopting disperse particles instead of the initial ejecta, we simulate the ejection mixing process according to two-phase flow of gas and particle. We give the numerical results of the evolution process of the mixing, and analyze the effects of initial gas pressure and particle size on the mixing zone. The pneumatic break is observed from the numerical simulations, which can lead to evident reduction of the particle and then become an important factor affecting the evolution of mixture; also, our simulations are consistent with the corresponding measurements, showing that the gas and particle two-phase flow model is an effective method to simulate the ejection mixing.
    [1]

    Walsh J M, Shreffler R G, Willig F G 1953 J. Appl. Phys. 24 349

    [2]

    Asay J R 1976 Material Ejection from Shock-loaded Free Surface of Aluminum and Lead Sandia Laboratories, SAND76-0542

    [3]

    Asay J R, Mix L P, Perry F C 1976 Appl. Phys. Lett. 29 284

    [4]

    Han C S 1989 Chin. J. High Press. Phys. 3 234 (in Chinese) [韩长生 1989 高压物理学报 3 234]

    [5]

    Germann T C, Hammerberg J E, Holian B L 2004 AIP Conference Proceedings 706 285

    [6]

    Chen J, Jing F Q, Zhang J L, Chen D Q 2002 Acta Phys. Sin. 51 2386 (in Chinese) [陈军, 经福谦, 张景琳, 陈栋泉 2002 物理学报 51 2386]

    [7]

    Chen Q F, Cao X L, Zhang Y, Cai L C, Chen D Q 2005 Chin. Phys. Lett. 22 3151

    [8]

    Zellner M B, Grover M, Hammerberg J E, Hixson R S, Iverson A J, Macrum G S, Morley K B, Obst A W, Olson R T, Payton J R, Rigg P A, Routley N, Stevens G D, Turley W D, Veeser L, Buttler W T 2007 J. Appl. Phys. 102 013522

    [9]

    Zellner M B, Mcneil W V, Hammerberg J E, Hixson R S, Obst A W, Olson R T, Payton J R, Rigg P A, Routley N, Stevens G D, Turley W D, Veeser L, Buttler W T 2008 J. Appl. Phys. 103 123502

    [10]

    Wang P, Shao J L, Qin C S 2009 Acta Phys. Sin. 58 1064 (in Chinese) [王裴, 邵建立, 秦承森 2009 物理学报 58 1064]

    [11]

    Shao J L, Wang P, He A M, Qin C S 2012 Acta Phys. Sin. 61 184701 (in Chinese) [邵建立, 王裴, 何安民, 秦承森 2012 物理学报 61 184701]

    [12]

    Elias P, Chapron P, Mondot M 1989 Experimental study of the slowing down of shock-induced matter ejection into argon gas. in Shock Compression of Condensed Matter (Elsevier Science Publishers) p783

    [13]

    Ogorodnikov V A, Ivanov A G, Mikhailov A L, Kryukov N I, Tolochko A P, Golubev V A 1998 Combustion, Explosion, and Shock Waves 34 696

    [14]

    Oró D M, Hammerberg J E, Buttler W T, Mariam F G, Morris C, Rousculp C, Stone J B 2012 AIP Conf. Proc. 1426 1351

    [15]

    Liu D Y 1993 Fluid Dynamics of Two-Phase Systems (Beijing: Higher Education Publisher) p16 (in Chinese) [刘大有 1993 二相流体动力学 (北京:高等教育出版社) 第16页]

    [16]

    Fang D Y 1988 Two Phase Flow Mechanics (Changsha: Science and Technology of National Defense Publisher) p139 (in Chinese) [方丁酉 1988 两相流动力学 (长沙:国防科技大学出版社) 第139页]

    [17]

    Liu M 2004 Ph. D. Dissertation (Beijing: Tsinghua University) (in Chinese) [刘敏 2004 博士学位论文 (北京: 清华大学)]

  • [1]

    Walsh J M, Shreffler R G, Willig F G 1953 J. Appl. Phys. 24 349

    [2]

    Asay J R 1976 Material Ejection from Shock-loaded Free Surface of Aluminum and Lead Sandia Laboratories, SAND76-0542

    [3]

    Asay J R, Mix L P, Perry F C 1976 Appl. Phys. Lett. 29 284

    [4]

    Han C S 1989 Chin. J. High Press. Phys. 3 234 (in Chinese) [韩长生 1989 高压物理学报 3 234]

    [5]

    Germann T C, Hammerberg J E, Holian B L 2004 AIP Conference Proceedings 706 285

    [6]

    Chen J, Jing F Q, Zhang J L, Chen D Q 2002 Acta Phys. Sin. 51 2386 (in Chinese) [陈军, 经福谦, 张景琳, 陈栋泉 2002 物理学报 51 2386]

    [7]

    Chen Q F, Cao X L, Zhang Y, Cai L C, Chen D Q 2005 Chin. Phys. Lett. 22 3151

    [8]

    Zellner M B, Grover M, Hammerberg J E, Hixson R S, Iverson A J, Macrum G S, Morley K B, Obst A W, Olson R T, Payton J R, Rigg P A, Routley N, Stevens G D, Turley W D, Veeser L, Buttler W T 2007 J. Appl. Phys. 102 013522

    [9]

    Zellner M B, Mcneil W V, Hammerberg J E, Hixson R S, Obst A W, Olson R T, Payton J R, Rigg P A, Routley N, Stevens G D, Turley W D, Veeser L, Buttler W T 2008 J. Appl. Phys. 103 123502

    [10]

    Wang P, Shao J L, Qin C S 2009 Acta Phys. Sin. 58 1064 (in Chinese) [王裴, 邵建立, 秦承森 2009 物理学报 58 1064]

    [11]

    Shao J L, Wang P, He A M, Qin C S 2012 Acta Phys. Sin. 61 184701 (in Chinese) [邵建立, 王裴, 何安民, 秦承森 2012 物理学报 61 184701]

    [12]

    Elias P, Chapron P, Mondot M 1989 Experimental study of the slowing down of shock-induced matter ejection into argon gas. in Shock Compression of Condensed Matter (Elsevier Science Publishers) p783

    [13]

    Ogorodnikov V A, Ivanov A G, Mikhailov A L, Kryukov N I, Tolochko A P, Golubev V A 1998 Combustion, Explosion, and Shock Waves 34 696

    [14]

    Oró D M, Hammerberg J E, Buttler W T, Mariam F G, Morris C, Rousculp C, Stone J B 2012 AIP Conf. Proc. 1426 1351

    [15]

    Liu D Y 1993 Fluid Dynamics of Two-Phase Systems (Beijing: Higher Education Publisher) p16 (in Chinese) [刘大有 1993 二相流体动力学 (北京:高等教育出版社) 第16页]

    [16]

    Fang D Y 1988 Two Phase Flow Mechanics (Changsha: Science and Technology of National Defense Publisher) p139 (in Chinese) [方丁酉 1988 两相流动力学 (长沙:国防科技大学出版社) 第139页]

    [17]

    Liu M 2004 Ph. D. Dissertation (Beijing: Tsinghua University) (in Chinese) [刘敏 2004 博士学位论文 (北京: 清华大学)]

  • [1] 马通, 谢红献. 单晶铁沿[101]晶向冲击过程中面心立方相的形成机制. 物理学报, 2020, 69(13): 130202. doi: 10.7498/aps.69.20191877
    [2] 税敏, 于明海, 储根柏, 席涛, 范伟, 赵永强, 辛建婷, 何卫华, 谷渝秋. 激光加载下金属锡材料微喷颗粒与低密度泡沫混合实验研究. 物理学报, 2019, 68(7): 076201. doi: 10.7498/aps.68.20182280
    [3] 李冬冬, 王革, 张斌. 激波作用不同椭圆氦气柱过程中流动混合研究. 物理学报, 2018, 67(18): 184702. doi: 10.7498/aps.67.20180879
    [4] 李洋, 苏婷, 梁宏, 徐江荣. 耦合界面力的两相流相场格子Boltzmann模型. 物理学报, 2018, 67(22): 224701. doi: 10.7498/aps.67.20181230
    [5] 赵信文, 李欣竹, 张航, 王学军, 宋萍, 张汉钊, 康强, 黄金, 吴强. 冲击波作用下微米尺度金属颗粒群的动力学行为. 物理学报, 2017, 66(10): 104701. doi: 10.7498/aps.66.104701
    [6] 张鹏, 洪延姬, 丁小雨, 沈双晏, 冯喜平. 等离子体对含硼两相流扩散燃烧特性的影响. 物理学报, 2015, 64(20): 205203. doi: 10.7498/aps.64.205203
    [7] 赵信文, 李欣竹, 王学军, 宋萍, 张汉钊, 吴强. 金属表面几何缺陷微细结构对微喷射特性的影响. 物理学报, 2015, 64(12): 124701. doi: 10.7498/aps.64.124701
    [8] 蒋国平, 郝洪, 曾春航, 郝逸飞, 吴如军, 刘纪超. 冲击作用下的摩擦力效应实验研究. 物理学报, 2013, 62(11): 116203. doi: 10.7498/aps.62.116203
    [9] 高忠科, 胡沥丹, 周婷婷, 金宁德. 两相流有限穿越可视图演化动力学研究. 物理学报, 2013, 62(11): 110507. doi: 10.7498/aps.62.110507
    [10] 王军国, 刘福生, 李永宏, 张明建, 张宁超, 薛学东. 在石英界面处液态水的冲击结构相变. 物理学报, 2012, 61(19): 196201. doi: 10.7498/aps.61.196201
    [11] 王裴, 邵建立, 秦承森. 沟槽角度对金属表面微射流性质的影响. 物理学报, 2012, 61(23): 234701. doi: 10.7498/aps.61.234701
    [12] 赵俊英, 金宁德. 两相流相空间多元图重心轨迹动力学特征. 物理学报, 2012, 61(9): 094701. doi: 10.7498/aps.61.094701
    [13] 邵建立, 王裴, 何安民, 秦承森. 冲击诱导金属铝表面微射流现象的微观模拟. 物理学报, 2012, 61(18): 184701. doi: 10.7498/aps.61.184701
    [14] 李永宏, 刘福生, 程小理, 张明建, 薛学东. 冲击加载条件下融石英对水的凝固相变的诱导效应. 物理学报, 2011, 60(12): 126202. doi: 10.7498/aps.60.126202
    [15] 高红利, 陈友川, 赵永志, 郑津洋. 薄滚筒内二元湿颗粒体系混合行为的离散单元模拟研究. 物理学报, 2011, 60(12): 124501. doi: 10.7498/aps.60.124501
    [16] 郭加宏, 戴世强, 代钦. 液滴冲击液膜过程实验研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2601-2609. doi: 10.7498/aps.59.2601
    [17] 陈高飞, 公茂琼, 沈俊, 邹鑫, 吴剑峰. 水平管内二氟乙烷两相流动摩擦压降实验研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8669-8675. doi: 10.7498/aps.59.8669
    [18] 董 芳, 金宁德, 宗艳波, 王振亚. 两相流流型动力学特征多尺度递归定量分析. 物理学报, 2008, 57(10): 6145-6154. doi: 10.7498/aps.57.6145
    [19] 张 航, 郭蕴博, 陈 骁, 王 端, 程鹏俊. 颗粒物质在冲击作用下的堆积分布. 物理学报, 2007, 56(4): 2030-2036. doi: 10.7498/aps.56.2030
    [20] 陈军, 经福谦, 张景琳, 陈栋泉. 冲击作用下金属表面微喷射的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(10): 2386-2392. doi: 10.7498/aps.51.2386
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-01
  • 修回日期:  2012-05-07
  • 刊出日期:  2012-12-05

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