化爆加载下微米尺度锡颗粒群的喷射特性研究

来源 :第十五届全国物理力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caway1
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  微喷射是指材料受强冲击作用下表面喷射出少量高速颗粒态物质的现象。该现象广泛存在于冲击动力学过程中,并在众多技术应用领域起关键影响作用。在微喷混合问题研究中,利用冲击波加载金属颗粒群来模拟实际微喷混合状态是一类常用的标准实验,由于其状态简单且部分物理参数可控,国内外已开展了较多的冲击波加载沾粉类实验来标定诊断技术(Asay膜[1,2]、压电探针、激光测速等)的不确定度、检验物理模型(颗粒阻力系数、颗粒输运模型等)[3],以及研究颗粒群混合输运过程中的相关物理问题等(破碎、团聚、燃烧等)[4]。虽然,该类实验已经较多的用于诊断技术的不确定度定标、颗粒输运模型的校核等。但针对该类实验中颗粒受冲击后形成的破碎状态、喷射速度,以及颗粒尺度对喷射速度的影响等问题鲜有文献报道,实验设计常依赖于经验。本文针对沾粉模拟微喷射实验中的基板-颗粒相互作用问题,开展了初步研究。重点考察了预置沾粉颗粒尺度对喷射速度、加载后颗粒破碎尺度的影响。实验采用平面化爆驱动飞片高压加载技术,高压加载四种不同粒径锡颗粒产生微喷射状态,利用激光测速技术测量微喷射颗粒的最快喷射速度,及其在空气中的减速规律。结果 发现,初始沾粉颗粒尺度对微喷射速度及破碎后的颗粒尺度均有显著影响,最快喷射速度随颗粒尺度增大而增大,破碎后的颗粒尺度也有所差异。通过对微喷射形成过程的SPH数值模拟发现,冲击波与颗粒间空隙结构的相互作用是微喷射产生的主要原因,颗粒尺度越大其空隙结构也越大,对应的最快喷射物速度也就越高。此外,通过对不同粒径颗粒在复杂流场中的减速规律研究,进一步深化了对微喷射破碎后的颗粒尺度状态,以及混合输运特性的认识。本文研究对于预测和分析冲击波加载下的微米颗粒的喷射混合特性具有一定价值。
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