爆轰驱动金属飞层对碰凸起和微射流形成的数值模拟研究

刘军; 付峥; 冯其京; 王裴

doi:10.7498/aps.64.234701

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摘要

本文对柱面两极点起爆情况下滑移爆轰波驱动两层金属飞层对碰凸起和微射流形成进行了模拟研究. 铅飞层内界面走时计算结果与实验结果能够较好符合. 在两极位置铅飞层内部出现断裂并形成空腔, 内壁面则形成鼓包型凸起; 在赤道位置飞层内壁面凸起后断裂产生大尺度金属颗粒, 其和微喷射形成的小尺度颗粒叠加构成了对碰区凸起现象. 在铅飞层内表面微喷射现象的研究中发现, 两极附近的微喷物质最大速度逐渐下降, 而对碰区附近的微喷颗粒最大速度反而随时间逐渐增高. 之后, 通过设计沟槽型微喷计算模型, 验证了在两极和赤道上铅飞层内表面产生的初始微喷射最大速度能够由同一均匀缺陷表面所产生. 最后, 通过数值模拟分析研究初步给出了该问题中抑制金属飞层对碰凸起和微喷现象的方法.

关键词:

作者及机构信息

1.
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094

通信作者: 刘军, caepcfd@126.com

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11372052, 11371065, 11371069)、中物院发展基金(批准号: 2015B0201036)和国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院NSAF联合基金(批准号：U1530261)资助的课题.

参考文献

[1]	Chandle E A, Egan P O, Stokes J 1999 UCRL134657
[2]	Zhang C Y, Hu H B, Li Q Z 2009 Chin. J. High Pres. Phys. 23 283 (in Chinese) [张崇玉, 胡海波, 李庆忠 2009 高压物理学报 23 283]
[3]	Zhang C Y, Hu H B, Li Q Z 2013 Chin. J. High Pres. Phys. 27 884 (in Chinese) [张崇玉, 胡海波, 李庆忠 2013 高压物理学报 27 884]
[4]	Walsh J M, Shreffler R G, Willig F J 1953 J. Appl. Phys. 55 349
[5]	Asay J R 1976 SAND76-0542
[6]	Asay J R 1978 SAND78-1256,
[7]	Asay J R 1978 J. Appl. Phys 49 6173
[8]	Andriot P, Chapron P, Lambert V 1984 Shock Waves in Condensed Matter Santa Fe, New Mexico, July 18–21, 1983 p277280
[9]	Remiot C, Chapron P, Demay B 1993 High Press. Sci. Tec. 2 1763
[10]	Resseguier T, Signor L, Dragon A 2007 J. Appl. Phys 101 013506
[11]	Wang P, Shao J L, Qin C S 2009 Act. Phys. Sin. 58 1064 (in Chinese) [王裴, 邵建立, 秦承森 2009 物理学报 58 1064]
[12]	Liu J, Wang Y J, Feng Q J 2014 Chin. J. High Pres. Phys. 28 346 (in Chinese) [刘军, 王言金, 冯其京 2014 高压物理学报 28 346]
[13]	Liu J, He C J, Liang X H 2008 Chin. J. High Pres. Phys. 22 72 (in Chinese) [刘军, 何长江, 梁仙红 2008 高压物理学报 22 72]
[14]	Lee E, Finger M, Collins W 1973 UCID-16189
[15]	Steinberg D J 1991 UCRL-MA-106439
[16]	Li M S, Chen D Q 2001 Chin. J. High Pres. Phys. 15 24 (in Chinese) [李茂生, 陈栋泉 2001 高压物理学报 15 24]

施引文献

[1]	Chandle E A, Egan P O, Stokes J 1999 UCRL134657
[2]	Zhang C Y, Hu H B, Li Q Z 2009 Chin. J. High Pres. Phys. 23 283 (in Chinese) [张崇玉, 胡海波, 李庆忠 2009 高压物理学报 23 283]
[3]	Zhang C Y, Hu H B, Li Q Z 2013 Chin. J. High Pres. Phys. 27 884 (in Chinese) [张崇玉, 胡海波, 李庆忠 2013 高压物理学报 27 884]
[4]	Walsh J M, Shreffler R G, Willig F J 1953 J. Appl. Phys. 55 349
[5]	Asay J R 1976 SAND76-0542
[6]	Asay J R 1978 SAND78-1256,
[7]	Asay J R 1978 J. Appl. Phys 49 6173
[8]	Andriot P, Chapron P, Lambert V 1984 Shock Waves in Condensed Matter Santa Fe, New Mexico, July 18–21, 1983 p277280
[9]	Remiot C, Chapron P, Demay B 1993 High Press. Sci. Tec. 2 1763
[10]	Resseguier T, Signor L, Dragon A 2007 J. Appl. Phys 101 013506
[11]	Wang P, Shao J L, Qin C S 2009 Act. Phys. Sin. 58 1064 (in Chinese) [王裴, 邵建立, 秦承森 2009 物理学报 58 1064]
[12]	Liu J, Wang Y J, Feng Q J 2014 Chin. J. High Pres. Phys. 28 346 (in Chinese) [刘军, 王言金, 冯其京 2014 高压物理学报 28 346]
[13]	Liu J, He C J, Liang X H 2008 Chin. J. High Pres. Phys. 22 72 (in Chinese) [刘军, 何长江, 梁仙红 2008 高压物理学报 22 72]
[14]	Lee E, Finger M, Collins W 1973 UCID-16189
[15]	Steinberg D J 1991 UCRL-MA-106439
[16]	Li M S, Chen D Q 2001 Chin. J. High Pres. Phys. 15 24 (in Chinese) [李茂生, 陈栋泉 2001 高压物理学报 15 24]

[1]	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
[2]	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
[3]	王裴, 邵建立, 秦承森. 加载波前沿宽度对铝表面微射流的影响. 物理学报, 2009, 58(2): 1064-1070. doi: 10.7498/aps.58.1064
[4]	郭策, 祝锡晶, 王建青, 叶林征. 超声场下刚性界面附近溃灭空化气泡的速度分析. 物理学报, 2016, 65(4): 044304. doi: 10.7498/aps.65.044304
[5]	陈大伟, 王裴, 孙海权, 蔚喜军. 爆轰波对碰驱动平面锡飞层的动力学及动载行为特征研究. 物理学报, 2016, 65(2): 024701. doi: 10.7498/aps.65.024701
[6]	陈永涛, 任国武, 汤铁钢, 胡海波. 爆轰加载下金属样品的熔化破碎现象诊断. 物理学报, 2013, 62(11): 116202. doi: 10.7498/aps.62.116202
[7]	于明, 孙宇涛, 刘全. 爆轰波在炸药-金属界面上的折射分析. 物理学报, 2015, 64(11): 114702. doi: 10.7498/aps.64.114702
[8]	刘彧, 周进, 林志勇. 来流边界层效应下斜坡诱导的斜爆轰波. 物理学报, 2014, 63(20): 204701. doi: 10.7498/aps.63.204701
[9]	曲艳东, 孔祥清, 李晓杰, 闫鸿浩. 热处理对爆轰合成的纳米TiO2混晶的结构相变的影响. 物理学报, 2014, 63(3): 037301. doi: 10.7498/aps.63.037301
[10]	赵继波, 孙承纬, 谷卓伟, 赵剑衡, 罗浩. 爆轰驱动固体套筒压缩磁场计算及准等熵过程分析. 物理学报, 2015, 64(8): 080701. doi: 10.7498/aps.64.080701
[11]	殷建伟, 潘昊, 吴子辉, 郝鹏程, 段卓平, 胡晓棉. 爆轰驱动Cu界面的Richtmyer-Meshkov扰动增长稳定性. 物理学报, 2017, 66(20): 204701. doi: 10.7498/aps.66.204701
[12]	董建军, 曹柱荣, 陈伯伦, 黄天暄, 缪文勇, 张继彦, 刘慎业, 江少恩, 丁永坤, 谷渝秋, 单连强. 基于Abel逆变换的辐射驱动内爆壳层密度分布研究. 物理学报, 2012, 61(11): 115206. doi: 10.7498/aps.61.115206
[13]	刘军, 冯其京, 周海兵. 柱面内爆驱动金属界面不稳定性的数值模拟研究. 物理学报, 2014, 63(15): 155201. doi: 10.7498/aps.63.155201
[14]	王鹏, 沈赤兵. 等离子体合成射流对超声速混合层的混合增强. 物理学报, 2019, 68(17): 174701. doi: 10.7498/aps.68.20190683
[15]	赵艳红, 刘海风, 张弓木. 基于统计物理的爆轰产物物态方程研究. 物理学报, 2007, 56(8): 4791-4797. doi: 10.7498/aps.56.4791
[16]	陈礼诚, 张冬仙, 章海军, 王旭龙琦. 基于微纳结构与金属纳米层的颜色调控技术研究. 物理学报, 2015, 64(3): 038102. doi: 10.7498/aps.64.038102
[17]	董建军, 曹柱荣, 杨正华, 陈伯伦, 黄天暄, 邓博, 刘慎业, 江少恩, 丁永坤, 伊圣振, 穆宝忠. 辐射驱动内爆流线实验测量. 物理学报, 2012, 61(15): 155208. doi: 10.7498/aps.61.155208
[18]	蒋丹, 李松晶, 杨平. 无阀微泵腔内气泡对周期驱动压力的影响. 物理学报, 2013, 62(22): 224703. doi: 10.7498/aps.62.224703
[19]	张一川, 杨宽, 李唤, 朱晓东. ICP微等离子体射流在快速成形制造中的应用. 物理学报, 2016, 65(14): 145201. doi: 10.7498/aps.65.145201
[20]	韩祥临, 赵振江, 程荣军, 莫嘉琪. 飞秒脉冲激光对纳米金属薄膜传导模型的解. 物理学报, 2013, 62(11): 110202. doi: 10.7498/aps.62.110202

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爆轰驱动金属飞层对碰凸起和微射流形成的数值模拟研究

1. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094

通信作者: 刘军, caepcfd@126.com

基金项目:

国家自然科学基金(批准号: 11372052, 11371065, 11371069)、中物院发展基金(批准号: 2015B0201036)和国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院NSAF联合基金(批准号：U1530261)资助的课题.

收稿日期: 2015-06-04

修回日期: 2015-08-04

刊出日期: 2015-12-05

摘要: 本文对柱面两极点起爆情况下滑移爆轰波驱动两层金属飞层对碰凸起和微射流形成进行了模拟研究. 铅飞层内界面走时计算结果与实验结果能够较好符合. 在两极位置铅飞层内部出现断裂并形成空腔, 内壁面则形成鼓包型凸起; 在赤道位置飞层内壁面凸起后断裂产生大尺度金属颗粒, 其和微喷射形成的小尺度颗粒叠加构成了对碰区凸起现象. 在铅飞层内表面微喷射现象的研究中发现, 两极附近的微喷物质最大速度逐渐下降, 而对碰区附近的微喷颗粒最大速度反而随时间逐渐增高. 之后, 通过设计沟槽型微喷计算模型, 验证了在两极和赤道上铅飞层内表面产生的初始微喷射最大速度能够由同一均匀缺陷表面所产生. 最后, 通过数值模拟分析研究初步给出了该问题中抑制金属飞层对碰凸起和微喷现象的方法.

关键词:

Simulation study of the colliding bulge and surface micro-jet of metal flyers driven by detonation

1.
Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100094, China

Fund Project:

Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11372052, 11371065, 11371069), the Development Foundation of China Academy of Engineering Physics (Grant No. 2015B0201036), and the National Natural Science Foundation of China-Chinese Academy of Engineering Physics Joint Fund(Grant No. U1530261).

Received Date: 04 June 2015

Accepted Date: 04 August 2015

Published Online: 05 December 2015

Abstract: In the cylindrical implosion problem, the phenomenon of colliding bulge and surface micro-jet formation of two-layer metal flyers, which are driven by two slip detonations in opposite direction of the pole, is studied by simulation using Euler's program. Simulation results of the inner surface travel times of the lead flyer coincide well with the experimental results. In the polar position, there is a fracture cavity in the lead flyer, and a blunt bulge is formed on the inner surface. At the equator, large-scale fracture particles are generated as the inner surface of the lead flyer is growing. It is considered that the colliding bulge at the equator which seem to be continuous in the X-ray images is actually discontinuous, and it is composed of large-scale fracture particles and small-scale micro-jet particles. By analysis of the inner surface position on the optical images at different times, the maximum velocity of the lead micro-jet particles is obtained. It is found that the maximum velocity of the micro-jet particles is declined in the pole region, but at the equator its maximum velocity is increased with time. It is considered that the subsequent loading waves on the colliding bulge area may cause higher speed of micro-jet particles than the first loading wave. And then, the groove micro-jet model of the lead, which is loaded by impact, is used to be equivalent to the uniform disfigurement surface micro-jet. It is proved that both the micro-jet maximum velocity in the pole region and the velocity at the equator can be formed by the same uniform disfigurement surface, and the correctness of the experimental optical image is also verified. Finally, the restrained method of the colliding bulge and surface micro-jet in this problem is studied by simulation. The micro-jet maximum velocity of the lead flyer can be declined by changing the two opposite initiation points to the points close to the metal flyers in the pole region, and the main cause of collision bulge at the equator is that the Mach reflection is formed in the collision area because of the low sound velocity of lead.

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