3.2.3 云雾运动形貌仿真模拟
根据燃料抛撒运动过程模型,对相同结构参数云雾分散在不同落速条件下的燃料抛撒过程进行引战配合建模仿真计算。分别计算云雾初速在0.3、0.5、0.8、1.0、1.5、1.8马赫(Ma)速度下的二次起爆引信与抛撒云团的交会状态,云雾抛撒装置参数设置如表3-2所示。
表3-2 云雾抛撒装置参数详表
动态条件下(落速=0.3Ma,落角=90°)云雾运动形貌分析如下。
对落速为0.3Ma,落角为垂直条件(90°)下的云爆燃料抛撒进行分析,动态云雾形貌发展过程如图3-5所示。
图3-5 落速0.3Ma时垂直下落(90°)动态云雾形貌发展图
对落速为0.3Ma,落角为垂直条件(75°)下的云爆燃料抛撒进行分析,动态云雾形貌发展过程如图3-6所示。
图3-6 落速0.3Ma时垂直下落(75°)动态云雾形貌发展图
图3-6 落速0.3Ma时垂直下落(75°)动态云雾形貌发展图(续)
通过对云雾运动边界追踪,可以得出云雾的边界速度和分布范围。动态云雾总体呈伞形,云雾的边界速度变化和边界位置变化分别如图3-7、图3-8所示。抛撒初期云雾边沿增长速度经历过几个不同的阶段:首先在极短的时间内,速度迅速上升,随后云雾边沿增长速度迅速降低,最后速度减小趋于缓慢。原因是早期阶段液滴通过中心装药的巨大驱动力在较短时间内获得很大的初始速度,因此阻力也较大,减速度较大,云雾边沿增长速度快速下降。当在蒸发效应和剥离效应的联合作用下液滴粒径减小时,阻力减小,因此在这一阶段减速度变小,直到速度降低,阻力降低,速度趋于0。可以得出云雾半径稳定在半径37 m处,云雾高度最大处为22 m,上半部为14 m,下半部为8 m。
图3-7 云雾边缘速度曲线
(a)轴向速度
图3-7 云雾边缘速度曲线(续)
(b)径向速度
图3-8 云雾边缘位移曲线
(a)云雾半径;(b)云雾高度