|2.2 高速云爆战斗部抛撒燃料浓度分布模型|
云爆战斗部为气固液多相物混合燃料，通过爆炸驱动形成燃料空气云团，其爆轰威力在很大程度上取决于云团的状态与浓度分布。考虑液体燃料的蒸发和铝粉颗粒（云爆燃料）对燃料分散过程的影响，最终形成铝粉颗粒—空气的云团，利用炸药爆炸产生的高温高压驱动固体颗粒或液体，从而在一定范围抛撒形成云雾是云爆燃料抛撒的基本形式。其基本结构是采用中心管式抛撒结构。云雾战斗部中心管式爆炸燃料抛撒结构如图2-1所示。
图2-1 云爆战斗部中心管式爆炸燃料抛撒结构
1—一次引信；2—分散装药；3—燃料；4—壳体
在燃料抛撒形成云雾模型研究中，通常分为两个阶段建模：第一阶段燃料主要受到装药爆炸产生的作用力，为近场模型，其主要特征是装药爆炸，壳体破碎，燃料环膨胀、破碎；第二阶段燃料液滴或颗粒主要受到气动阻力，为远场模型，其主要特征是燃料初始破碎形成的颗粒和液滴在空气中运动，形成云雾。
建立的云爆战斗部燃料抛撒浓度分布模型如图2-2所示，基本描述如下：
（1）燃料抛撒形成云雾初始阶段。燃料抛撒主要以中心装药的爆炸作用力为主，为近场模型。中心装药起爆后形成高温高压爆轰产物，壳体发生破碎，燃料环不断膨胀至破碎形成较大的颗粒和液滴，即形成按一定尺寸分布并且具有初始速度的颗粒或液滴群。
（2）燃料抛撒过程及物理状态。在燃料分散阶段，对于液相燃料抛撒，经过短暂加速后，受气动阻力及温差影响开始减速，并逐渐剥离及汽化，产生气体成分，因此形成气固两相混合云团。
（3）建立笛卡儿矩形网格的浓度分布模型。通过笛卡儿矩形网格对颗粒分布位置进行离散得到离散点处的浓度，并引入变换矩阵A~，将计算得到的单个网格点处的浓度值映射到整个区域的浓度矩阵中，建立燃料扩散的浓度分布计算模型，从而得到凝聚相浓度（包括固体颗粒与液滴）与气相浓度分布。
图2-2 固液混合燃料云雾结构变化状态