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相似文献
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1.
柱面内爆驱动金属界面不稳定性的数值模拟研究   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
刘军  冯其京  周海兵 《物理学报》2014,63(15):155201-155201
对柱面爆轰驱动内壁刻有正弦扰动的金属钢壳与内部硅橡胶界面产生不稳定性问题进行数值模拟,计算结果与实验结果定性符合.与不考虑金属强度情况对比分析认为,未熔化状态下金属强度对不稳定性具有较强抑制作用,在某些加载条件下会使扰动增长率随扰动模数增加而减小.之后,对强度因素影响下内爆压缩驱动金属不稳定性问题的扰动发展规律进行了总结.在聚心反射波到达壳体之前,造成初始界面反转的RM不稳定性起主导作用,随着扰动模数增加扰动由呈近似线性发展到基本不发展变化,基本不变化后的扰动振幅也随模数增加而减小.聚心反射波作用到壳体内界面后,减速RT不稳定性作用明显增强,与强度等因素共同作用造成扰动呈明显非线性发展.无论是前期RM不稳定性主导阶段还是之后以减速RT不稳定性为主的扰动发展阶段,强度因素均能造成未熔化状态下金属不稳定性截止波长存在.  相似文献   

2.
建立了研究炸药爆轰驱动条件下金属材料Rayleigh-Taylor不稳定性问题的实验技术和数值模拟方法。利用该实验技术和数值模拟方法研究了炸药爆轰驱动条件下,铝飞层界面Rayleigh-Taylor不稳定性增长规律,数值模拟显示界面扰动振幅以指数规律增长。数值模拟结果和实验定性相符,但是定量相比有较大差别,原因是高压高应变率加载条件下铝的强度增强,而数值模拟时所采用的SG本构模型在这样的加载条件下低估了铝的强度而导致对扰动增长致稳作用不足。然后在数值模拟中,通过改变材料的初始剪切模量和初始屈服强度,发现在一定范围内,初始剪切模量对材料动态屈服强度没有影响,而初始屈服强度增大可以明显提高材料的动态屈服强度,达到抑制扰动增长的目的,表明材料屈服强度主导界面扰动增长。  相似文献   

3.
殷建伟  潘昊  吴子辉  郝鹏程  胡晓棉 《物理学报》2017,66(7):74701-074701
研究了冲击波加载弹塑性材料扰动自由面的动力学演化过程,分析了高能炸药爆轰驱动时初始扰动与材料性质对扰动增长的影响.研究结果表明:初始扰动的振幅与波长之比越高,扰动越易增长,强度越高的材料扰动增长幅度越小;扰动增长被抑制时,尖钉的最大振幅与增长速度无量纲数之间存在线性近似关系,进一步理论分析表明尖钉的振幅增长因子与加载压力、初始扰动形态和材料强度有关,该理论关系作为扰动增长规律的线性近似在一定范围内适用于多种金属材料.  相似文献   

4.
在界面不稳定性实研究中,一个主要的难点是如何分隔不同流体介质并形成初始扰动,其中比较新颖的方法是利用乙炔和氧气的混合气体爆轰来驱动果冻内爆,由于果冻有足够强度抵抗重力引起的变形,无须任何膜来控制界面,同时果冻和爆轰产物都具有良好的透明性,易于观察界面扰动情况,廖海东等也做过类似实验,并获得了测试图像。  相似文献   

5.
爆轰波在静止气体或定常来流中的传播得到了广泛研究, 然而在扰动来流中的传播研究较少。这方面的研究不仅是爆轰传播机制的重要组成部分, 还可为爆轰发动机的应用提供参考。文章基于两步诱导-放热总包反应模型, 开展了一维爆轰波在正弦密度扰动来流中的传播数值模拟。通过对数值结果分析, 获得了放热反应控制参数与爆轰波内在不稳定性的关系, 并在此基础上研究了扰动波长和幅值对一维爆轰波动力学过程的影响。研究发现, 在波前施加连续扰动会诱导爆轰波表现出更复杂的动力学行为, 且影响过程与爆轰波的内在不稳定性相关。对于稳定爆轰波, 扰动只在特定波长范围内引起前导激波后的压力振荡。对于不稳定爆轰波, 扰动会进一步强化其内在不稳定性。扰动幅值越大, 对爆轰波动力学过程的影响越显著。   相似文献   

6.
利用自研的爆轰与冲击动力学欧拉计算程序和Steinberg-Guinan(SG)本构模型,数值模拟分析了样品初始参数(初始振幅、初始波长、样品初始厚度)和SG本构模型初始参数对爆轰驱动锡Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性增长的影响。结果表明金属锡样品的初始参数对其RT不稳定性增长有很大的影响。RT不稳定性增长随着初始振幅的减小而减小,且存在一个截止初始振幅;存在一个最不稳定的模态(波长),当初始波长大于该波长时,RT不稳定性增长随着初始波长的减小而增大,反之,RT不稳定性增长随着初始波长的减小而减小;样品厚度的增大可以抑制RT不稳定性增长,而且存在一个样品截止厚度。金属锡的RT不稳定性增长对其SG本构模型应变硬化系数和应变硬化指数的变化不敏感,而对压力硬化系数和热软化系数比较敏感。从采用扰动增长法预估材料强度的角度来说,修正压力硬化系数以获得锡合理的材料强度是合理的途径。  相似文献   

7.
何安民  刘军  邵建立  刘超  王裴 《计算物理》2018,35(5):505-514
采用二维多介质欧拉弹塑性流体动力学程序,对金属界面Richtmyer-Meshkov不稳定性和物质喷射进行流体动力学模拟分析,得到强度效应对界面扰动增长和物质喷射的影响特征,揭示扰动增长与物质喷射之间的内在联系.基于理想弹塑性固体界面Richtmyer-Meshkov不稳定性理论,建立强度介质微喷射形成临界判据、喷射总量和最大速度的理论模型.  相似文献   

8.
本文通过静态样品定标的方法, 在神光II实验装置上获得了给定空间频率下分幅相机系统的调制传递函数. 在相同实验配置的情况下, 利用定标的结果, 实现了对正弦扰动样品的流体力学不稳定性增长的绝对测量, 获得了不同时刻的增长因子, 结果表明现阶段已具备辐射驱动流体力学不稳定性实验的扰动增长表征能力.  相似文献   

9.
殷建伟  潘昊  吴子辉  郝鹏程  段卓平  胡晓棉 《物理学报》2017,66(20):204701-204701
研究了爆轰驱动Cu界面的扰动增长过程,分析了不同初始条件下的扰动增长规律和主要失稳机制.研究结果表明:温度相关的熔化失稳和塑性变形相关的拉伸断裂失稳是界面扰动增长过程的主要失稳机制;高能炸药爆轰驱动Cu材料界面时,冲击波加载引起的温升和扰动增长阶段塑性功转换引起的温升不足以熔化Cu材料,拉伸断裂是导致扰动增长不稳定的主要机制;扰动增长非线性阶段尖钉的最大累积有效塑性应变与尖钉振幅之间存在定标关系,结合熔化条件和断裂应变判据建立的尖钉振幅失稳条件可用于分析界面扰动增长的稳定性.  相似文献   

10.
对两种表面粗糙度的金属锡样品开展了一维平面冲击微层裂实验,采用自行研发的多点动量测试装置获取熔化金属破碎区粒子动量的时空分布信息。测试结果表明,对于百纳米级粗糙度精磨样品,在加载稀疏波的作用下,熔化金属出现典型的分层断裂现象。应用光滑粒子流体动力学方法与Autodyn程序,开展了金属锡微层裂过程的细观尺度模拟,研究自由面稀疏波沿样品厚度方向传播时界面不稳定性增长的特征。研究发现,微米尺度的表面粗糙度足以使扰动伴随反射稀疏波的传播而充分增长,卸载区熔化金属充分破碎,破碎粒子同时具有冲击方向和径向的分散性,与实验测试结果相符合。  相似文献   

11.
The classical planar Richtmyer–Meshkov instability(RMI) at a fluid interface supported by a constant pressure is investigated by a formal perturbation expansion up to the third order,and then according to definition of nonlinear saturation amplitude(NSA) in Rayleigh–Taylor instability(RTI),the NSA in planar RMI is obtained explicitly.It is found that the NSA in planar RMI is affected by the initial perturbation wavelength and the initial amplitude of the interface,while the effect of the initial amplitude of the interface on the NSA is less than that of the initial perturbation wavelength.Without marginal influence of the initial amplitude,the NSA increases linearly with wavelength.The NSA normalized by the wavelength in planar RMI is about 0.11,larger than that corresponding to RTI.  相似文献   

12.
王涛  柏劲松  李平  钟敏 《中国物理 B》2009,18(3):1127-1135
Based on multi-fluid volume fraction and piecewise parabolic method (PPM), a multi-viscosity-fluid hydrodynamic code MVPPM (Multi-Viscosity-Fluid Piecewise Parabolic Method) is developed and applied to the problems of shock-induced hydrodynamic interfacial instability and mixing. Simulations of gas/liquid interface instability show that the influences of initial perturbations on the fluid mixing zone (FMZ) growth are significant, especially at the late stages, while grids have only a slight effect on the FMZ width, when the interface is impulsively accelerated by a shock wave passing through it. A numerical study of the hydrodynamic interfacial instability and mixing of gaseous flows impacted by re-shocks is presented. It reveals that the numerical results are in good agreement with the experimental results and the mixing growth rate strongly depends on initial conditions. Ultimately, the jelly layer experiment relevant to the instability impacted by exploding is simulated. The shape of jelly interface, position of front face of jelly layer, crest and trough of perturbation versus time are given; their simulated results are in good agreement with experimental results.  相似文献   

13.
闵乃本  周方桥 《物理学报》1986,35(12):1603-1608
利用周期旋转生长条纹作为时标(timemarker),研究了直拉法掺钇LiNbO3的各向异性生长系统中晶体-熔体界面的失稳及向胞状界面的演化。测得平界面失稳的临界条件,观测到失稳初期的界面上存在的两种干扰,即正弦式干扰和正弦式行波干扰。实验结果表明,平界面失稳后,经历正弦干扰、干扰振幅的增长、干扰的小面化、干扰的合并,最后演化为稳态胞状界面。实验观测还表明,稳态胞状界面的波长甚大于界面初始干扰的波长,且为初始干扰波长的整数倍;以及同一系统中平界面向胞状界面转变的临界生长速度小于胞状界面向平界面转变的临界速度,这表明小面化的胞比非小面的平面更为稳定。 关键词:  相似文献   

14.
An experimental investigation was conducted to study the degree to which the thermal contact conductance at the interface of OFHC copper contacts could be reduced through the use of sputtered silicon nitride films. The experimental results are presented graphically to illustrate the dimensionless thermal contact conductance of both coated and uncoated OFHC copper contacts as a function of contact pressure. Silicon nitride coating on OFHC copper reduces the contact conductance by almost four times.  相似文献   

15.
 在发生冲击熔化的情况下,金属样品/窗口界面压力下的熔化温度与卸载温度数值相等,且十分接近于界面温度值。根据这一结论,利用二级轻气炮加载手段和光辐射法测温技术,用氟化锂(LiF)单晶作透明窗口,获得了110~140 GPa压力范围内无氧铜的熔化温度。实验表明,无氧铜的高压熔化温度数据与文献发表的无氧铜高压声速实验结果是一致的,铜的高压熔化规律可用Lindemann熔化定律近似描述。采用的熔化温度测量方法不必反演出冲击温度,简化了冲击熔化温度的数据处理方法,为金属冲击熔化温度测量提供了一种潜在的技术途径。  相似文献   

16.
Based on the numerical methods of volume of fluid (VOF) and piecewise parabolic method (PPM) and parallel circumstance of Message Passing Interface (MPI), a parallel multi-viscosity-fluid hydrodynamic code MVPPM (Multi-Viscosity-Fluid Piecewise Parabolic Method) is developed and performed to study the hydrodynamic instability and flow mixing. Firstly, the MVPPM code is verified and validated by simulating three instability cases: The first one is a Riemann problem of viscous flow on the shock tube; the second one is the hydrodynamic instability and mixing of gaseous flows under re-shocks; the third one is a half height experiment of interfacial instability, which is conducted on the AWE’s shock tube. By comparing the numerical results with experimental data, good agreement is achieved. Then the MVPPM code is applied to simulate the two cases of the interfacial instabilities of jelly models accelerated by explosion products of a gaseous explosive mixture (GEM), which are adopted in our experiments. The first is implosive dynamic interfacial instability of cylindrical symmetry and mixing. The evolving process of inner and outer interfaces, and the late distribution of mixing mass caused by Rayleigh-Taylor (RT) instability in the center of different radius are given. The second is jelly layer experiment which is initialized with one periodic perturbation with different amplitude and wave length. It reveals the complex processes of evolution of interface, and presents the displacement of front face of jelly layer, bubble head and top of spike relative to initial equilibrium position vs. time. The numerical results are in excellent agreement with that experimental images, and show that the amplitude of initial perturbations affects the evolvement of fluid mixing zone (FMZ) growth rate extremely, especially at late times.  相似文献   

17.
凝固界面形态演化的实验研究   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
本文采用典型的透明模型合金丁二腈-1.1wt%乙醇进行定向凝固实验,对从平界面失去稳定性到建立起新的稳定的界面形态之间时间相关的形态演化过程进行了详细的直接观察研究。发现:1)平界面失稳初始扰动波长在Mullins-Sekerka(缩写为MS)稳定性理论所预言的波长范围内,但与理论预言的振幅发展最快的波长不一致;2)平界面失稳初期,扰动振幅发展速率确实是振幅的线性函数,但在具体数值上实测值比理论值小得多;3)胞晶和枝晶形态演化过程具有不同的特征,导致这种差别的主要原因是稳态一次间距与初始扰动波长之间相对尺 关键词:  相似文献   

18.
郭宏宇  王立锋  叶文华  吴俊峰  张维岩 《中国物理 B》2017,26(12):125202-125202
Rayleigh-Taylor instability of three fluid layers with two interfaces in cylindrical geometry is investigated analytically.The growth rates and the amplitudes of perturbation on the two interfaces are obtained. The feedback factor from outer to inner interface is larger than that from inner to outer interface under the same conditions. The growth rate on the initially unstable interface is larger than the corresponding result in planar geometry for low mode perturbation. The two interfaces are decoupled for a larger mode number perturbation. The dependencies of the amplitudes of perturbation on different initial conditions are analyzed. The negative feedback effect from initially stable interface to another unstable interface is observed. In the limit of infinity inner radius and finite shell thickness, the results in planar geometry are recovered.  相似文献   

19.
在神光Ⅱ装置上开展了辐射驱动RT不稳定性的一系列实验,获得了不同初始扰动幅度、不同扰动波长、不同材料样品等条件下辐射烧蚀RT不稳定性增长的高时空分辨背光图像,特别是在大初始扰动幅度样品实验中获得了扰动增长的清晰图像,观察到了扰动增长从线性区到非线性区的过渡过程,二次和三次谐波的产生和发展清楚可见。充实了数值模拟程序考核的实验数据库,对间接驱动ICF点火靶设计和研究具有重要作用。  相似文献   

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