一、Configuration of Shock Waves in Two-Dimensional Overexpanded Jets（论文文献综述）
詹胜鹏[1]（2021）在《水环境下聚合物材料滑动摩擦和气泡空蚀行为分子动力学模拟与试验研究》文中指出聚合物材料因其具有高弹性、低密度、高强度、高韧性、耐腐蚀、优异的自润滑和机械加工性能等优点作为摩擦副部件替代金属材料在水环境下的应用越来越广泛。但是,长期服役于水环境下的聚合物材料摩擦副部件会因吸水和空化现象导致材料表面物理化学状态发生变化,从而影响聚合物材料服役寿命。与此相对应的是,有关聚合物摩擦副材料在这些方面的研究和报导却较少。本文以典型聚合物材料为研究对象,采用分子动力学模拟+试验方法分别开展:（1）聚合物材料在滑动摩擦过程中摩擦界面微观特性（包括分子结构、物理化学变化等）与摩擦学性能之间的关系;（2）空化现象中微观空泡溃灭的动力学特性以及聚合物材料空蚀损伤机理;（3）聚合物材料的微观吸水机理以及吸水对材料物理化学、力学性能和摩擦学性能的影响机制三个方面的探索研究工作。该工作可为聚合物材料在涉水工程装备上的设计、应用奠定理论基础和技术指导。论文的研究内容与主要结论如下:1.以单链结构的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为研究对象,分别采用联合原子和全原子方法建立了以固-固、固-液-固接触形式的滑动摩擦分子动力学模型。从介观到微观原子尺度研究不同载荷、温度等条件下聚乙烯材料摩擦过程中分子链能量、构象以及摩擦界面物理化学变化规律。研究结果发现:聚乙烯所处的状态（玻璃态或橡胶态）对法向力和摩擦力影响显着,摩擦力主要由内聚区的变形摩擦力和界面区的黏着摩擦力组成,变形摩擦力占主导地位,黏着摩擦力占次要地位;摩擦过程中,表面材料会发生弹性和塑性变形,进而形成磨损,其中弹性变形能主要与分子链间的范德华相互作用能有关,塑性变形能主要与分子链的键角能和二面能有关;聚乙烯滑动摩擦过程分子链是沿滑动方向伸展取向,沿加载方向聚集取向;分子链的柔顺性是随着温度的增加而增强;水环境下摩擦过程中聚乙烯分子链结构比聚甲醛具有更好的化学稳定性。在同样满足摩擦学使用要求的情况下,超高分子量聚乙烯结构相比于聚甲醛更适合于水环境下的摩擦副工程应用。2.采用分子动力学模拟方法研究了微观空泡溃灭时间、溃灭能量、溃灭射流强度以及空泡溃灭产生的机械作用等空泡动力学特性。研究结果表明:冲击速度越高,空泡溃灭时间越短,并且产生的射流速度越高;空泡溃灭产生的射流会形成类似“拳头”状的二次水锤冲击;冲击压力与冲击速度成正比,与空泡直径成反比;当水分子冲击速度为1.0 km/s时,水分子结构会出现冰VII（Ice-VII）结构相变。此外,利用超声振动空蚀设备试验研究了五种典型聚合物材料的空蚀性能。研究结果发现:UHMWPE和聚酰胺6（PA6）材料的耐空蚀性能明显优于聚醚醚酮（PEEK）、聚四氟乙烯（PTFE）和聚甲醛（POM）材料,表面空蚀坑结构形成的“水垫”效应可以减缓材料继续受到空蚀破坏;金属与聚合物材料相互空蚀时,金属材料的空蚀程度与聚合材料的硬度有直接的关系,硬度较低的聚合物材料更容易吸收空泡冲击能量,减轻对对偶件的空蚀破坏程度。3.利用分子动力学与实验方法研究了水分子在聚合物材料微观分子结构内部的变化机制以及吸水性对材料物理、化学、力学及摩擦学性能的影响机制。研究结果表明:由于氢键力的作用,水分子在UHMWPE和PTFE材料内部以团簇的方式分布,而在PA6、POM和PEEK材料内部则是均匀分布;氢键力的作用使得水分子不易在PA6、POM和PEEK材料内部扩散导致其吸水率较高。UHMWPE和PTFE与水分子不易形成氢键力作用,吸水质量分数较低;聚合物材料吸水质量分数与浸泡时间呈幂函数关系;吸水率越高,表面硬度降低越多,塑化程度越严重,力学性能和耐磨性均有所降低。
王窈[2]（2021）在《脉冲能量作用下Al/Ni含能多层膜爆炸特性及应用研究》文中认为金属薄膜电爆炸驱动飞片技术是一种重要的动高压加载技术,以该技术为核心的冲击片雷管已应用于多个武器型号中。但由于现有的金属电爆炸薄膜电能转化为飞片动能效率较低,使得该技术难以适应未来武器系统小型化的发展需求,亟需开展能量转换效率高、易集成、可靠、安全的新型电爆炸薄膜设计、制备及应用技术研究。为此,本论文从电爆炸金属薄膜材料设计出发,将Al/Ni含能多层膜作为电爆炸材料,系统地开展了Al/Ni含能多层膜材料的制备工艺及微结构、Al/Ni含能多层膜的电学特性、Al/Ni含能多层膜合金化反应机制、Al/Ni含能多层膜电爆等离子体流场特性以及基于Al/Ni含能多层膜的冲击片雷管特性等几个方面的研究。论文的主要研究内容和结论如下:（1）利用磁控溅射制备了不同调制周期的Al/Ni含能多层膜样品,采用TEM、XRD、AFM、DSC、XPS和APT等分析和表征方法对薄膜样品的微观结构、化学成分、粗糙度、放热性、界面结构和成分进行了分析表征。结果表明:制备的Al/Ni含能多层膜成膜质量好,薄膜内部无孔洞、裂纹,叠层结构明显,层与层之间界面平直、清晰。Al/Ni含能多层膜主要以多晶状态存在,由Al和Ni相组成,其中在Al膜和Ni膜界面处存在原子互扩散厚度和原子扩散长度的不对称现象,调制周期为500 nm的Al/Ni含能多层膜,在Al沉积到Ni薄膜界面处的元素混合及原子互扩散层的总厚度为42 nm,而在Ni沉积在Al膜界面处的元素混合及原子互扩散层的总厚度仅为24 nm。同时研究了退火温度和调制周期对Al/Ni含能多层膜相的演变、薄膜微观结构以及原子扩散过程的影响。结果表明:当调制周期小于100nm时,在473 K时开始出现合金化反应,在573 K反应完成;而调制周期大于100nm后,在573 K时才开始出现合金化反应。另外,退火过程中存在Ni元素只向上层Al扩散的异常原子扩散行为,该现象来源于初始态Al/Ni含能多层膜界面的不一致。（2）采用MEMS技术制备Al/Ni含能桥箔换能元样品,在脉冲电流条件下,分别对不同调制周期的Al/Ni含能桥箔换能元的电学特性进行了实验研究。研究发现,换能元的电爆时间和提供给飞片的驱动能量与Al/Ni含能多层膜的调制周期有关。降低调制周期能够有效降低换能元电爆炸时间和提高飞片的驱动能量,调制周期为25 nm的Al/Ni含能桥箔换能元拥有最短电爆时间和最大驱动飞片能量。（3）基于分子动力学计算原理,建立了Al/Ni含能多层膜计算模型,获得了Al/Ni含能多层膜初始温度和调制周期对反应温度、反应时间以及反应速率的影响规律。模拟结果表明,当初始温度低于Al熔化温度时,Al/Ni含能多层膜体系依靠固体扩散,合金化反应速率较慢;当初始温度高于Al熔化温度时,Al/Ni含能多层膜体系出现液体扩散现象,扩散系数较高,合金化反应速率明显增加;同时调制周期的增加会显着提高Al/Ni含能多层膜发生合金化反应的时间。分析了调制周期为25 nm的Al/Ni含能多层膜在电爆炸熔化阶段发生了合金化反应,导致能量转换效率最高,其反应机制可描述为:由于Al原子的低熔点特性,Al/Ni含能多层膜中Al薄膜优先发生熔化,熔化后的Al原子加剧了Ni原子向Al薄膜层扩散,在Al和Ni薄膜界面处产生Al Ni金属间化合物,在此过程中,由于Ni薄膜的存在导致熔化后的Al薄膜层仍然能保持一定的完整性,体积并未明显膨胀,因此Al Ni金属间化合物能继续形核长大,直至反应完成。对Al/Ni含能多层膜电爆炸后产物进行分析表明,反应产物为Al Ni金属间化合物,验证了脉冲能量作用下Al/Ni含能多层膜的合金化反应机制。（4）采用发射光谱法和阴影成像测试了Al/Ni含能多层膜电爆等离子体的特性,分析了Al/Ni含能多层膜调制周期、输入能量对等离子体热力学和动力学的影响规律。结果表明,调制周期为25 nm的Al/Ni含能桥箔换能元产生的等离子体电子温度和密度最高,电爆更加剧烈,因此,周期为25 nm的Al/Ni含能桥箔换能元的电爆等离子体射流膨胀和空气冲击波膨胀速度最大。（5）对Al/Ni含能桥箔换能元对驱动飞片特性进行了研究,并分析了调制周期对飞片速度的影响。结果表明,调制周期为25 nm的Al/Ni含能桥箔换能元电爆驱动的飞片速度最高,与传统Cu桥箔相比,飞片速度提高了28%左右。在此基础上,设计并制备了基于Al/Ni含能多层膜的冲击片雷管样品,开展了加速膛直径对起爆特性的影响研究。研究结果发现,采用加速膛直径为0.8 mm的冲击片雷管起爆HNS-IV炸药的感度最高;采用加速膛直径为0.6 mm和0.4 mm的冲击片雷管起爆HNS-IV炸药的感度基本相当。上述应用研究结果可为高能量转换效率冲击片雷管的设计、制备提供技术支撑。
张洪峰[3]（2020）在《超薄壁材料的激光空化冲击微成形机理及特性研究》文中研究指明超薄壁材料广泛应用于航空航天、医疗器械、集成电路等重要行业和关键领域,具有不可替代的作用。由于材料薄,传统成形技术加工超薄壁材料,存在加工难度大,易变形、易冲破等难题,已远远不能满足超薄壁材料的成形需求。激光冲击微成形技术采用激光作为成形工具,利用脉冲激光产生的等离子体爆轰波使材料发生塑性变形,具有加工效率高、成本低、柔性好等优势,在超薄壁材料的成形加工中受到关注,但也存在烧蚀和绝热剪切失效现象,且当样件厚度下降到一定程度时容易出现冲破和起皱现象。本文提出一种新型的激光空化冲击微成形技术,利用激光击穿液体介质诱导产生空泡,将激光空泡激发的等离子体冲击波、空泡溃灭冲击波和微射流作用力等复合加载力源作用于材料,实现10μm及以下厚度的材料成形。研究结果表明激光空化冲击微成形样件的边缘轮廓清晰、表面质量好、截面厚度分布均匀、对称性好。本文开展激光空化冲击微成形机理及特性的一系列基础研究,主要工作如下:（1）理论研究激光空化冲击成形机理。首先,通过分析激光诱导空泡形成机理与空泡动力学理论,研究激光空化冲击成形的可行性。其次,基于Keller-Miksis方程研究空泡尺寸随时间变化关系;分析等离子体冲击波在水中形成和发展的过程及冲击波压力特性;分析等温过程和绝热过程中的空泡溃灭冲击波压力;研究球形空泡的非对称性溃灭,揭示微射流形成机理。最后,研究空泡在单壁面附近脉动规律,揭示单壁面空化冲击成形机理;在此基础上,提出多壁面的激光空化成形技术,通过研究空泡在双壁面间脉动规律,揭示双壁面空化冲击成形机理。（2）仿真分析激光空化冲击作用特性。基于Fluent软件中的VOF多相流模型,结合空泡动力学特性公式等仿真参数,综合考虑液体粘度、表面张力、可压缩性等各方面因素,模拟研究近壁面的空泡脉动形态、压力场和速度场分布,获得不同壁面距离下微射流冲击速度和水锤压力大小;在此基础上模拟空泡在双壁面间的脉动形态和冲击波压力特性,获得不同壁面距离下空泡脉动形态、压力场和速度场分布,进而获得微射流冲击速度和水锤压力大小。（3）实验研究激光空化冲击波压力特性与影响因素。开展单壁面空泡脉动实验研究,揭示空泡在单壁面附近的脉动规律和冲击波压力特性。研究壁面距离和激光能量对空泡脉动特性和泡心位移的影响,获得空泡在不同无量纲参数下的脉动规律;研究壁面距离对空泡脉动周期的影响,获得空泡脉动周期延长因子随无量纲参数变化规律;研究空泡在不同壁面距离和激光能量下的声脉冲信号,揭示壁面距离和激光能量对冲击波压力特性的影响规律。在此基础上,开展双壁面空泡脉动实验研究,揭示空泡在双壁面间的脉动规律和冲击波压力特性。研究壁面距离对空泡脉动形态的影响,获得空泡在不同无量纲参数下的泡心位移规律;研究壁面距离对空泡脉动周期的影响,获得不同壁面距离下空泡脉动周期随半径的变化规律。研究不同壁面距离下的声脉冲信号,揭示壁面距离对冲击波压力特性的影响规律。（4）构建激光空化冲击成形系统,研究超薄壁材料的激光空化成形特性。研究壁面距离和冲击次数对样件表面形貌、成形深度和粗糙度的影响规律;采用EDS对微射流作用区域进行线扫描分析,获得氧元素含量随冲击次数的变化规律;研究样件截面厚度分布,获得样件截面厚度随激光能量变化规律;基于纳米压痕测试技术,分析激光空化冲击成形对样件纳米硬度和弹性模量的影响规律;同时构建双壁面激光空化冲击成形系统,研究壁面距离对样件表面形貌、成形深度和粗糙度的影响规律;研究样件截面厚度随激光能量变化规律,获得理想的成形效果。研究结果表明,激光空化冲击微成形技术特别适用于超薄壁材料的加工,制造效果好、表面无烧蚀、成形深度大、边缘轮廓清晰、对称性好,满足微纳器件的制造与需求。
宋莹[4]（2020）在《冰破坏特性的近场动力学数值模拟及实验研究》文中研究指明随着近年来极地地区丰富矿物能量资源的开发利用新浪潮,极地科考基础装备（极地船和极地海洋平台）的建造安全性、可靠性等问题的研究成为船舶与海洋工程领域的一项重点关注问题。极地恶劣气候条件下形成的冰是极地科考装备在冷水海域作业过程中的最大威胁之一,船冰碰撞事故的发生以及设备积冰等对船舶与海洋装备的影响巨大,造成船体结构损伤,影响设备的正常运行,甚至造成船舶的彻底倾覆,严重危害人员安全。因此,开展关于极地海洋装备的最关键技术包括冰载荷的预报技术、冰力学特性研究、船舶设备防冻除冰等很有必要。然而由于冰的形成过程的复杂性,冰的材料属性较为特殊,冰可被看作是自然界的“复合材料”。由于冰的力学特性受温度、孔隙率、盐度、冰晶尺寸、应变率和加载速率等因素的综合影响,因此不能从单一的角度来考虑冰的力学特性。同时,冰的破坏涉及到多物理场（力场、温度场、流场等）耦合的问题,这造成了数值模拟的困难,尤其是对于冰的脆性材料断裂特性的模拟采用传统的连续介质力学方法较难实现。近场动力学（Peridynamics,简称PD）是基于非局部理论的无网格方法,在固体材料的动态力学分析和静动力裂纹扩展问题中已有广泛应用,尤其在模拟脆性材料在高应变率条件下的仿真分析中显示出绝对优势,同时,近场动力学已扩展到多尺度、多物理场耦合领域,非常适用于模拟冰的破坏特性。本文通过对国内外冰力学特性的研究进展的综述中发现:目前没有合适和统一的冰本构关系来准确的预报冰载荷,非常亟需有关建立合理的冰本构关系模型的研究;冰的物理力学性能受温度影响较大,目前研究多是集中在单一力载荷作用下冰的破坏特性,对于计及温度的冰断裂特性的数值模拟非常少见;数值模拟多是基于冰的均质模型假设,没有考虑冰的非均匀材料属性,有关计及冰的各项异性材料特性的模型尚未建立;关于船舶覆冰结构的除冰的数值模拟非常亟需,尤其是热—力耦合除冰的模拟还很罕见;关于船舶覆冰结构除冰的新的实验技术手段尚需开展。本文针对以上问题,采用近场动力学计算方法来研究冰的破坏特性。同时,基于防冻除冰的工程应用背景,采用了实验与数值相结合的方法进行了气泡除冰技术的研究,提出了解决工程问题的气泡除冰技术方案。冰本构关系的建立是准确预报冰载荷的基础,是极地发展战略的基础性研究课题。本文首先针对现有冰本构关系的局限性问题,基于近场动力学本构建模思想编制计算程序,将本构关系方程引入到近场动力学的积分格式中,建立了冰本构模型库。本文在第2章对近场动力学本构方程的建模思想进行综述,在第3章中实现了冰本构关系在近场动力学中的建模,建立了四种冰本构关系近场动力学模型,解决了冰在不同形态的力学特性的数值模拟,提高了数值模拟的准确性和适用性,为冰的力学特性研究提供基础性的研究参考。该部分是全文的基础,后续章节的计算模型是在其基础上进行的。其次,本文针对冰的微观到宏观的多尺度裂纹特性的力学问题,考虑了冰的各项异性材料特性和非均匀特性,提出了非均质冰的近场动力学建模思想,改进了传统的均一连续介质假设,总结了含有不同初始缺陷冰的裂纹扩展特性,掌握了冰的微观裂纹扩展和宏观裂纹扩展规律以及相关的关系,研究了冰微观裂纹和宏观裂纹形成的内部机制及影响因素,提出了含有气泡和微裂纹的初始缺陷冰板的热—力耦合裂纹模拟方案,通过本文第4章中冰多尺度裂纹特性的研究,旨在为工程应用中预测初始缺陷冰裂纹热—力耦合特性提供参考。再次,本文针对近年来引起广泛关注的冰冻结构的防除冰的工程问题,采用热—力耦合近场动力学计算方法,考虑了除冰过程中温度和力载荷耦合作用的效应,计及冰与冰冻结构物之间交界面的影响,建立了近场动力学热—力耦合除冰模型,模拟了电脉冲EIDI除冰系统的除冰过程,解决了热—力耦合除冰过程中的热载荷边界的处理问题,总结了除冰过程中的热—力耦合温度分布和裂纹扩展机理,得出了温度对冰—铝双材料的影响规律。本文在第5章建立的近场动力学的冰与冰冻结构热―力耦合模型,首次实现了将近场动力学热―力耦合建模方法应用在冰冻结构表面的除冰问题的数值仿真模拟中,旨在为船舶工程防除冰技术提供基础理论研究支撑。然后,在前一章除冰工程应用背景下,开展了船舶与海洋结构物除冰新技术的相关研究工作。设计了一种气泡除冰方案,利用气泡产生的能量去除结冰结构物表面的冰层。总结了不同气泡方案对附着在冰冻结构物上冰层的去除能力和气泡的除冰效率。本文在第6章提出的气泡除冰技术方案,将气泡能量作为一种新的除冰手段,在能源可再生利用方面有着良好的发展前景,为利用新能源解决工程除冰的问题开辟了一条新的路径。最后,针对爆炸载荷破冰的工程问题,采用近场动力学方法和光滑粒子流体动力学方法耦合的计算方法,通过研究近场动力学和光滑粒子流体动力学的相似之处和各自优势,采用近场动力学（PD）方法来模拟固体冰粒子,光滑粒子流体动力学（SPH）方法来模拟流体粒子,通过耦合两种粒子法对流—固耦合交界面进行处理,同时解决了无网格粒子法存在的计算效率低和不收敛的问题。本文在第7章建立的PD-SPH流—固耦合场中爆炸载荷破冰的计算模型,实现了模拟爆炸载荷引起的高速冲击波对冰的爆破过程,同时讨论了不同药包半径和爆破距离对冰体破坏情况的影响。旨在为工程爆破应用提供参考。
吴凤超[5]（2020）在《金属材料动态损伤与破坏的原子尺度模拟》文中研究表明材料在极端载荷条件下的动态力学行为是重大工程应用中认识材料性能演变和评估材料可靠性的重要基础。其中,金属材料的冲击响应机制和辐照损伤效应分别是武器物理和核材料研究领域关注的关键科学问题,均涉及材料微结构的动态演变过程。本文主要从分子动力学模拟出发,研究强冲击或强辐照条件下金属材料在微观尺度的损伤与破坏,重点关注非平衡过程中的微力学行为及物理机制。具体包括:1.研究了惰性气体环境中金属锡微射流破碎和输运的动态过程。分析了表面沟槽形成的微射流与惰性气体间的相互作用效应。微观模拟结果表明,在气动阻力的作用下,微射流出现显着的减速,射流前端的颗粒流也受到抑制。反过来,气体受微喷物质压缩,内部产生透射激波。与此同时,微射流在内部速度梯度作用下逐步破碎,并与气体发生混合。通过对比不同环境气体中的物质空间密度分布,得到了气粒混合层厚度和密度随气体密度的变化规律。分析了微喷液滴在输运过程中出现雾化现象的微观机理,揭示了气动剥离效应的主导作用及其对微喷颗粒尺寸分布的显着影响。2.研究了冲击加载下氦泡对金属铝动态响应的影响规律。基于老化钚材料中的氦泡参数,构建了含相应浓度随机分布氦泡的铝模型。考察了不同冲击强度的衰减冲击波作用下含氦泡金属铝的层裂强度,发现层裂强度随氦浓度升高逐渐下降的趋势。对微孔洞演化过程的分析表明,层裂过程中孔洞在氦泡位置优先形核,出现非均匀成核现象。这源于氦泡对剪应变局域化的促进作用。此外,进一步的研究发现氦泡促进了动态拉伸过程中的塑性变形,位错环易于在氦泡周围产生,因此位错密度随氦浓度升高而显着增加。3.针对含氦金属材料在辐照条件下的微结构演化开展了深入的研究。考察了δ相钚镓合金中临近氦泡的高能量自辐射过程,并与完美单晶进行对比。研究发现氦泡的质量效应会促进热峰时刻的离位损伤,并影响动能和点缺陷的空间分布特征。给出了高能量级联碰撞诱导氦泡融合、分解及再成核的微观演化图像。针对含氦泡的单晶铜,系统研究了级联碰撞过程与氦泡的耦合作用。结果表明,随氦泡直径的增加自辐射损伤加剧,氦泡周围会趋于形成放射状间隙型位错网络。揭示了氦泡演化行为导致这一位错结构的微观机制:在级联碰撞下当氦泡能保持形状时,氦泡受激发产生整体膨胀,从而挤出间隙原子、稳定空位,显着促进了间隙型位错网络的形成。针对含替位氦的金属铜,研究了在重叠级联碰撞下缺陷结构与氦原子的协同演化。分析了替位氦与间隙原子间持续的置换反应对缺陷累积过程的显着影响。这种反应生成了大量的铜-氦间隙复合体,从而抑制了间隙团簇的迁移和长大,导致位错环的减小;另一方面,置换氦向间隙氦的转变促进了氦原子的聚集,是常温下氦泡成核的重要机制。
刘亚喆[6]（2020）在《介观尺度矩形织构对空化和微空泡溃灭影响的研究》文中提出空蚀广泛存在于水力机械的过流部件表面,严重危害水力机械的稳定性和安全性以及使用寿命。过流部件表面形貌是影响空蚀的一个关键因素,其不仅会影响微空泡溃灭过程,而且会改变过流部件附近流场空化特性。本文基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法,通过构造介观尺度矩形织构表面,对近固壁空泡溃灭过程和流场空化进行数值模拟,探究空泡溃灭形态演变过程和溃灭动力学特性,获得空化流场的压力、气体体积分数（Vapor Volume Fraction,VVF）和速度等物理量和空化流场发展细节,从而揭示介观尺度矩形织构对空泡溃灭和空化流特性的影响。采用VOF多相流模型,考虑了空泡表面张力、液体粘性和气体可压缩性,对平固壁和矩形织构固壁附近微米尺度单空泡在静止流场溃灭过程进行了数值研究。在平固壁条件下,随着壁面无量纲距离参数γ的减小,泡心向固壁移动的趋势明显,射流形成前空泡上部高压减小,空泡溃灭时间延长,最大射流速度减小。在γ=1.0条件下,平固壁空蚀机制为微射流机制。当1.5>y>1时,微射流和冲击波两种机制对平固壁的空蚀破坏都起重要作用。在γ>1.5条件下,射流作用较小,固壁破坏机制为冲击波机制。当γ>3时,壁面可避免空蚀。在矩形织构固壁条件下,当空泡位于沟槽内部时,空泡发生凹陷前顶部未出现高压区,空泡壁运动速度较慢,射流速度较小。矩形沟槽越深,沟槽宽度越小,距离参数γ2越小,空泡溃灭时所受阻滞作用越强,空泡溃灭所需时间越长。当空泡位于沟槽外部时,在其距离参数γ1与近平固壁空泡的距离参数γ相同的条件下,其空泡溃灭特性相近。距离参数γ1是影响沟槽外空泡溃灭特性的主要因素,距离参数γ2和γ3为次要因素。采用水和水蒸汽两相流Mixture模型结合Singhal完全空化模型,对围绕矩形织构壁面的流场空化特性进行了数值研究。探讨了矩形织构单元的几何参数、来流速度和不可凝结气体质量分数等对流场空化的影响。计算结果表明,沟槽织构对流场主流扰动微小,对流场的压力和速度分布影响微弱,但矩形肋条织构对流场空化特性产生显着影响。在肋条单元的几何参数中,肋条高度d是影响流场空化的关键几何参数。在来流速度一定条件下,随着肋条高度增大,肋条织构壁面最低压力系数减小,近壁面形成的低压区和空化区域扩大。肋条高度越大,初生空化数越高,则流场更易产生空化。不可凝结气体质量分数fg的增加,也会导致流场初生空化数增大。
章征伟[7]（2020）在《磁驱动固体套筒内爆理论与实验研究》文中研究表明磁驱动固体套筒内爆是指在柱面汇聚构型下利用脉冲功率装置产生的大电流/强磁场驱动固体介质至每秒数公里至数十公里的内爆速度,通过非冲击/冲击方式产生高压/高能量密度状态。与其他加载方式不同,磁压与线电流密度平方成正比,不存在驱动速度的原理性上限,且柱面构型下电流产生的磁场具有角向对称性,因而加载均匀性更高。作为一种标准柱面加载方式,磁驱动固体套筒内爆已广泛应用于流体动力学、材料物性和聚变能源等领域,研究的问题包括金属界面不稳定性、表面微喷/微层裂、材料损伤断裂、汇聚激波传播、气-粒两相流、状态方程和材料本构等。本文首先从薄壳模型、不可压缩模型、电作用量-速度模型等简化模型出发,建立了包含驱动源-负载耦合效应的全电路模型,实现了驱动源-负载参数范围的快速优选;以上述简化模型为基础,开展了 FP-1/2脉冲功率装置上负载优化设计和套筒内爆动力学特性的影响机制分析。然后,基于一维弹塑性磁流体力学基本方程组,采用Wilkins差分方法,完成了 SOL1D程序代码的编制,建立了更精细的固体套筒内爆理论分析与设计方法;通过与FP-1装置及美国ZR装置上实验结果的比对分析,确认了 SOL1D程序代码的准确性和适用性;最后,基于FP-1装置,发展建立了固体套筒内爆界面不稳定性、气-粒两相流物理实验技术和方法;根据套筒内爆的汇聚压缩特征,通过理论推导,建立了强度介质汇聚压缩界面MRT不稳定性和冲击RM不稳定性增长的解析分析方法,获得的解析结果得到FP-1装置上实验结果的验证;基于气-粒两相流理论,比较了汇聚压缩条件下压力梯度力和阻力的相对大小,并分析了气体激波汇聚和反弹过程对颗粒群分布的影响,初步建立了依托SOL1D程序代码的气粒混合理论模拟方法,获得的理论结果与FP-1装置上实验结果定性符合。本文主要结论和研究的创新之处如下:1.初步建立了简化模型用于固体套筒参数范围快速优化选取、一维弹塑性磁流体动力学程序用于物理实验参数精细化模拟的系统理论及设计方法。2.基于FP-1装置,完善了固体套筒柱面均匀内爆实验技术,撞靶时间分散性小于60ns;基于上述实验技术,发展建立了固体套筒内爆界面不稳定性、气-粒两相流物理实验与分析方法。3.基于薄壳内爆微扰分析,解析推导了有限厚度条件下带强度效应的MRT不稳定性扰动增长公式,通过FP-1装置上的实验结果验证了本文的解析解;在Mikaelian理论基础上,本文引入汇聚效应并进行强度修正,得到了汇聚压缩条件下脉冲加载型RM扰动增长公式,与实验结果的对比证明了强度修正的正确性。4.通过SOL1D程序并结合FP-1装置上的充气压缩实验,获得了汇聚压缩过程中气区流场的变化规律,在此基础上引入了压力梯度力,对颗粒度和速度分布的影响进行了计算分析,并结合FP-1装置上的粗糙锡靶实验得到了气体激波反弹是颗粒群厚度后期压缩的主要原因。5.提出“电作用量不仅是套筒物理状态的判据,也是动力学参量（速度）的内变量”的论断。通过相关假定得到了内爆速度的简化计算公式,其合理性得到了 FP-1装置上套筒内爆速度曲线的验证。6.驱动源-负载耦合的全电路模型可以快速评估负载参数、结构和材料性质的影响。结果显示:系统固定阻抗越小,负载参数对加载电流的影响就越大;当回流柱厚度和套筒飞层厚度相当时,其膨胀做功对内爆速度具有显着的减弱作用;解析获取了线电流密度阈值条件,当线电流密度小于给定的阈值条件时,材料屈服强度和塑性功耗散对内爆速度的影响不能忽略。本文总共七章:第一章是绪论;第二章是套筒内爆的简化模型;第三章介绍负载参数优化设计方法并给出了影响套筒内爆的主要机制;第四章介绍SOL1D程序的编制方法;第五章研究了柱面内爆下MRT不稳定性和冲击RM不稳定性的扰动增长规律;第六章介绍了汇聚压缩条件下气粒两相流的研究结果;第七章是总结与展望。
刘启庆[8]（2020）在《聚能炸药爆炸载荷作用下双层加筋圆柱壳结构毁伤特性研究》文中指出聚能战斗部作为鱼雷战斗部发展的一个重要方向,近年来被广泛应用于反潜武器中。聚能炸药水下爆炸载荷主要包括金属射流、冲击波、气泡脉动、气泡射流及破片等,可对水面舰船及水下作战平台造成毁灭性打击,因此探究聚能炸药水下爆炸载荷特性及其对结构的毁伤规律具有重要意义。本文基于AUTODYN软件CEL算法及LS-DYNA软件ALE算法,开展了聚能炸药爆炸载荷作用下双层加筋圆柱壳结构毁伤特性研究,揭示了聚能炸药的作用机理,探究了金属射流载荷的影响因素,在计及静水压力下进一步研究了结构在不同载荷作用下的毁伤规律,并针对破片载荷下的耐压壳结构防护提出了设计方案,为潜艇结构设计提供了参考。首先,基于聚能炸药的研究现状及聚能战斗部水下毁伤特性提出了本文的研究重点及研究方法;根据AUTODYN软件CEL算法及LS-DYNA软件ALE算法的相关理论,通过将研究方法的数值解与经验公式、相关实验结果进行对比,有效验证了本文研究方法的精确性。其次,为探究金属射流载荷的影响因素,首先基于AUTODYN软件二维轴对称算法,并以金属射流速度、靶板开孔尺寸为判定指标,依次研究了药型罩形状、起爆方式对金属射流载荷的影响;利用单层靶板结构,探究了在计及静水压力下、不同水深处的金属射流载荷侵彻性能。再次,为考核聚能炸药爆炸载荷作用下双层加筋圆柱壳的毁伤性能,通过建立的实尺度结构有限元模型,以金属射流对双层壳结构的穿孔结果作为施加冲击波及气泡载荷的初始条件,并基于LS-DYNA软件ALE算法探究了在不同水深、不同攻角下冲击波与气泡载荷对结构的毁伤规律。最后,针对破片载荷下耐压壳结构的抗侵彻性能,首先通过数值仿真验证了 AUTODYN软件二维轴对称Lagrange算法的正确性,并根据三明治靶板结构特点,依次研究了等面密度下的橡胶夹层、聚脲夹层以及钢板三种靶板结构在不同夹层厚度、不同冲击速度下的抗侵彻性能,并根据计算结果对耐压壳结构进行了设计。结果表明:弧锥形药型罩结构在水中的侵彻性能最好,且起爆面积越大,金属射流侵彻速度越高;双层壳结构在浅水区的工况中,非耐压壳结构均出现失稳,而耐压壳结构则具有较好的稳性,其中破片载荷是造成耐压壳结构毁伤的主要原因;而在深水区时,由于静水压力及气泡脉动载荷增强,耐压壳结构在气泡二次脉动后丧失稳性,整体结构在后续载荷作用下出现严重毁伤;等面密度下聚脲夹层靶板的抗侵彻性均优于传统橡胶夹层靶板及均质钢靶板,通过对耐压壳结构的设计,新型结构的抗侵彻性能相比常规结构均有提升,其中在侵彻速度大于600m/s时,其抗侵彻性能提升15%以上。
耿航[9]（2020）在《改进SPH方法在冲击载荷下板壳结构动响应中的应用研究》文中进行了进一步梳理水下爆炸形成的冲击波及气泡脉动等载荷可导致船体板发生大变形、塑性损伤甚至断裂。经典的有限元在计算时,网格通常会发生比较严重的扭曲,虽然重构网格可解决计算终止问题,但会影响计算效率和求解精度。无网格方法通过使用一系列粒子点构造形函数并求解对应的积分方程或微分方程,对处理大变形问题具有天然的优势。光滑粒子流体动力学方法SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）是一种配点型无网格方法,该方法使用积分方式对场函数进行描述:首先将计算域离散为拉格朗日型粒子,然后采用核函数建立支持域内粒子间的相互作用,因此粒子可以任意地运动,不存在网格畸变问题。本文首先从SPH基本理论出发,给出粒子近似和核近似的思想以及核函数需要满足的基本条件,并分析边界处的精度问题。在此基础上结合Mindlin-Reissner平板理论,给出SPH三维壳体数值模型的平衡方程及显式更新公式。为使计算更加稳定,引入人工粘性、光顺过滤和应力点三种数值处理技术。针对传统SPH方法在边界处误差较大,不能准确模拟三维板壳动态响应的问题,本文采用K2SPH方法对核函数进行了修正,同时为消除结构计算中的拉伸不稳定性,将其转化为拉格朗日型核函数,然后对拉格朗日型核函数的完备性进行了讨论,并与SPH、修正光滑粒子方法CSPM（Corrective Smoothed Particle Method）以及二阶移动最小二乘粒子流体动力学方法MLSPH（Moving Least Squares Particle Hydrodynamics）完备性进行了对比分析。最后,采用K2SPH壳模型模拟结构动态响应,并与ABAQUS有限元结果进行对比以验证模型有效性。同时,针对以往采用Mindlin-Reissner平板理论研究时厚跨比适用范围不明确的问题,本文基于K2SPH壳模型给出其适用的范围。随后就粒子分布的均匀性以及应力点的排布方式对计算结果的影响进行研究,并给出优化的粒子离散和应力点排布方式。针对壳体结构在冲击载荷下塑性响应问题,基于Mises屈服准则给出壳体的屈服函数以及塑性返回算法,然后基于理想弹塑性模型对方形平板的响应进行计算,并与ABAQUS有限元结果进行对比。由于金属材料的硬化效应对其力学性能有很大的影响,本文基于Johnson-C ook硬化模型对金属方板和圆盘的塑性变形进行了计算分析,同时与ABAQUS有限元计算结果进行对比。最后将该弹塑性壳模型应用于径向冲击载荷下圆柱壳的塑性响应研究,验证了该塑性模型的有效性和适用性。最后,通过SPH-BEM耦合模型对水下爆炸气泡与弹塑性壳体相互作用进行研究,其中,水下爆炸气泡采用边界元方法（BEM,Boundary Element Method）求解,板壳动态响应采用K2SPH模型求解,得到气泡运动与壳体结构的弹塑性响应,并与LS-DYNA的计算结果进行了对比,验证本文耦合模型的可行性以及有效性。
吴芳广[10]（2020）在《水下爆炸气泡与柔性结构耦合特性数值模拟及实验研究》文中进行了进一步梳理气泡动力学在海底资源勘探、水下爆炸及微气泡减阻等船舶与海洋工程领域发挥着重要作用,由于涉及复杂的气-液多相流、流固耦合效应、结构强非线性等难题,气泡运动及其载荷特性一直是国际研究热点和难点。近年来随着深海资源的开发利用,在船舶与海洋工程领域出现了大量的柔性结构物,由于柔性结构的材料、几何非线性等因素,当水下爆炸气泡产生于柔性结构附近,可能产生较复杂的运动响应,气泡的运动及载荷特性也会受到影响,而目前关于气泡与柔性结构耦合的机理性研究仍然有一定局限性。本文对水下爆炸载荷特性进行了阐述,明确了传统数值方法在研究水下爆炸气泡及其与结构耦合特性方面的现状与不足。然后针对柔性结构与水下爆炸气泡作用过程中存在的复杂流固耦合问题,基于LS-DYNA任意欧拉-拉格朗日（ALE）数值方法及电火花气泡实验开展了机理性研究。首先,针对自由场水下爆炸及其载荷特性,采用LS-DYNA的ALE算法开展了水下爆炸冲击波、气泡脉动及射流全过程数值模拟;通过与经验公式、试验结果对比,验证了 ALE算法在求解水下爆炸冲击波载荷和模拟气泡运动特性的可靠性。针对近自由液面的水下爆炸,通过ALE算法模拟了冲击波传播、气泡运动及自由面水冢,同时探讨了距离参数的影响规律。然后,针对水下爆炸气泡与柔性结构耦合特性,采用唯象理论的Ogden模型模拟橡胶柔性结构力学特征,基于ALE算法研究了耦合过程中气泡运动规律、载荷特性以及柔性结构的动态响应。对比了相同距离参数下刚性、柔性结构附近气泡的运动,探讨了气泡坍塌射流特性的差异;针对气泡与柔性平板耦合特性,分析并探讨了不同距离参数、平板厚度参数下气泡运动、流场载荷及平板冲击响应规律。最后,利用电火花气泡实验装置和高速摄影技术,通过实验方法对气泡与柔性结构耦合特性开展机理性研究。重点对比了电火花气泡在柔性、刚性边界附近运动特性;针对典型的柔性平板与柔性软管结构,研究耦合过程中不同距离参数下气泡形态变化、射流特性以及柔性结构的动态响应特性。
二、Configuration of Shock Waves in Two-Dimensional Overexpanded Jets（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Configuration of Shock Waves in Two-Dimensional Overexpanded Jets（论文提纲范文）
（1）水环境下聚合物材料滑动摩擦和气泡空蚀行为分子动力学模拟与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 聚合物材料摩擦学研究进展 |
| 1.2.1 摩擦学概述 |
| 1.2.2 聚合物材料 |
| 1.2.3 聚合物材料摩擦学行为研究综述 |
| 1.3 聚合物材料空蚀研究进展 |
| 1.3.1 空化与空蚀概述 |
| 1.3.2 空泡动力学理论及空蚀破坏作用机制 |
| 1.3.3 聚合物材料空蚀行为研究综述 |
| 1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 分子动力学模拟与试验方法 |
| 2.1 计算材料科学概述 |
| 2.2 分子动力学基本原理与方法 |
| 2.2.1 原子间作用势 |
| 2.2.2 模拟系综和控温控压方法 |
| 2.2.3 边界条件及宏观物理量统计 |
| 2.2.4 分子动力学计算软件 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 试验材料 |
| 2.3.2 试验设备及表征设备 |
| 2.3.3 振动空蚀试验 |
| 2.3.4 吸水性试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 聚合物滑动摩擦行为分子动力学模拟研究 |
| 3.1 聚合物固-固接触滑动摩擦分子动力学模拟 |
| 3.1.1 模型建立与模拟参数设置 |
| 3.1.2 模拟结果与分析 |
| 3.2 聚合物固-液-固接触滑动摩擦分子动力学模拟 |
| 3.2.1 模型建立与参数设置 |
| 3.2.2 模拟结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 水介质下微观空泡溃灭分子动力学及空蚀试验研究 |
| 4.1 空泡溃灭分子动力学模拟研究 |
| 4.1.1 空泡溃灭分子动力学模型构建与计算细节 |
| 4.1.2 空泡溃灭模拟结果与分析 |
| 4.2 聚合物材料空蚀试验研究 |
| 4.2.1 UHMWPE材料空蚀性能分析 |
| 4.2.2 POM材料空蚀性能分析 |
| 4.2.3 PA6 材料空蚀性能分析 |
| 4.2.4 PTFE材料空蚀性能分析 |
| 4.2.5 PEEK材料空蚀性能分析 |
| 4.2.6 五种聚合物材料空蚀性能对比分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 聚合物材料微观吸水行为分子动力学模拟及试验研究 |
| 5.1 聚合物材料微观吸水分子动力学模拟研究 |
| 5.1.1 吸水分子动力学模型 |
| 5.1.2 模拟结果与分析 |
| 5.2 聚合物材料吸水行为试验研究 |
| 5.2.1 聚合物材料吸水特性分析 |
| 5.2.2 聚合物材料吸水物理化学状态分析 |
| 5.2.3 聚合物材料吸水后力学、摩擦学性能变化分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要结论 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间发表学术论文和参与科研情况 |
| 作者简介 |
（2）脉冲能量作用下Al/Ni含能多层膜爆炸特性及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.1.1 含能多层膜 |
| 1.1.2 金属薄膜电爆炸驱动飞片技术 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 Al/CuO含能多层膜国内外研究现状 |
| 1.2.2 Al/Ni含能多层膜国内外研究现状 |
| 1.3 本论文选题及主要研究内容 |
| 第二章 Al/Ni含能多层膜的制备与表征 |
| 2.1 薄膜制备工艺研究 |
| 2.1.1 磁控溅射原理 |
| 2.1.2 Al和Ni单层薄膜制备 |
| 2.2 Al/Ni含能多层膜设计 |
| 2.3 Al/Ni含能多层膜表征 |
| 2.3.1 Al/Ni含能多层膜微观结构 |
| 2.3.2 Al/Ni含能多层膜晶型结构 |
| 2.3.3 Al/Ni含能多层膜粗糙度 |
| 2.3.4 Al/Ni含能多层膜界面结构 |
| 2.3.5 Al/Ni含能多层膜放热性 |
| 2.4 Al/Ni含能多层膜稳定性 |
| 2.4.1 温度对Al/Ni含能多层膜稳定性的影响 |
| 2.4.2 温度对Al/Ni含能多层膜放热性的影响 |
| 2.4.3 调制周期对Al/Ni含能多层膜稳定性的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 Al/Ni含能桥箔换能元电学特性及反应机制研究 |
| 3.1 Al/Ni含能桥箔换能元设计与制备 |
| 3.2 脉冲能量输出特性 |
| 3.3 Al/Ni含能桥箔换能元电学特性 |
| 3.3.1 Al/Ni含能桥箔换能元电学特性 |
| 3.3.2 Al/Ni含能桥箔换能元电爆换能过程 |
| 3.4 脉冲能量加载下Al/Ni含能多层膜反应动力学模拟 |
| 3.4.1 分子动力学简介及模拟步骤 |
| 3.4.2 计算模型与方法 |
| 3.4.3 调制周期对Al/Ni含能多层膜合金化反应过程中温度的影响 |
| 3.4.4 调制周期对Al/Ni含能多层膜合金化反应过程的影响 |
| 3.5 脉冲电流下Al/Ni含能多层膜反应机制 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 Al/Ni含能多层膜能量释放对等离子影响效应研究 |
| 4.1 电爆等离子体热力学性质研究 |
| 4.1.1 电爆等离子体诊断装置 |
| 4.1.2 调制周期对Al/Ni含能桥箔换元等离子体发射光谱影响 |
| 4.1.3 调制周期对Al/Ni含能桥箔换元等离子体电子温度和密度的影响 |
| 4.2 电爆等离子体动力学特性研究 |
| 4.2.1 纹影摄像测试原理 |
| 4.2.2 纹影摄像测试系统 |
| 4.2.3 实验结果与讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 Al/Ni含能多层膜的应用研究 |
| 5.1 调制周期对Al/Ni含能桥箔换能元驱动飞片速度的影响 |
| 5.1.1 飞片速度测试方法 |
| 5.1.2 飞片速度测试系统 |
| 5.1.3 飞片速度测试结果 |
| 5.2 飞片冲击加载脉冲特性研究 |
| 5.2.1 测试方法 |
| 5.2.2 测试结果 |
| 5.3 起爆HNS-IV结果 |
| 5.3.1 飞片完整性测试方法 |
| 5.3.2 飞片完整性测试结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）超薄壁材料的激光空化冲击微成形机理及特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 金属薄板微成形技术研究进展 |
| 1.2.1 传统金属薄板微成形技术的研究现状 |
| 1.2.2 新型金属薄板微成形技术研究现状 |
| 1.2.3 激光冲击微成形技术 |
| 1.3 空泡动力学研究现状 |
| 1.3.1 激光诱导空泡理论研究现状 |
| 1.3.2 激光诱导空泡微射流研究现状 |
| 1.3.3 激光诱导空泡冲击波研究现状 |
| 1.4 研究意义与主要研究内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第二章 激光空化冲击成形理论研究 |
| 2.1 激光诱导空泡理论 |
| 2.1.1 激光诱导等离子体产生机制 |
| 2.1.2 等离子体对激光的吸收机制 |
| 2.2 激光诱导空泡动力学理论 |
| 2.2.1 空泡动力学计算模型 |
| 2.2.2 等离子体冲击波压力 |
| 2.2.3 空泡溃灭冲击波压力 |
| 2.2.4 微射流机理 |
| 2.3 激光空化冲击成形理论 |
| 2.3.1 单壁面激光空化冲击成形 |
| 2.3.2 双壁面激光空化冲击成形 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 激光诱导空泡数值模拟研究 |
| 3.1 数值计算方法 |
| 3.1.1 控制方程 |
| 3.1.2 基本假设条件 |
| 3.1.3 离散格式和求解算法 |
| 3.1.4 计算模型、网格划分及边界条件的确定 |
| 3.2 单壁面空泡脉动仿真研究 |
| 3.2.1 空泡脉动形态 |
| 3.2.2 微射流冲击压力 |
| 3.3 双壁面空泡脉动仿真研究 |
| 3.3.1 空泡脉动形态 |
| 3.3.2 微射流冲击压力 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 激光空泡动力学特性研究 |
| 4.1 实验方案 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 空泡轮廓检测 |
| 4.1.3 冲击波压力检测 |
| 4.2 单壁面空泡脉动形态 |
| 4.2.1 壁面距离对空泡脉动形态的影响 |
| 4.2.2 壁面距离对空泡脉动周期的影响 |
| 4.2.3 激光能量对空泡脉动规律影响 |
| 4.3 单壁面冲击波压力特性研究 |
| 4.4 双壁面空泡脉动形态 |
| 4.4.1 双壁面空泡压力检测 |
| 4.4.2 壁面距离对空泡形状的影响 |
| 4.4.3 壁面距离对空泡脉动周期的影响 |
| 4.5 双壁面冲击波压力特性研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 激光空化成形特性研究 |
| 5.1 空化成形实验平台搭建 |
| 5.1.1 实验设计与实验原理 |
| 5.1.2 微模具设计与制造 |
| 5.1.3 材料制备与性能检测 |
| 5.2 单壁面空化成形实验研究 |
| 5.2.1 表面形貌与成形深度 |
| 5.2.2 粗糙度 |
| 5.2.3 EDS分析 |
| 5.2.4 截面减薄率 |
| 5.2.5 纳米硬度 |
| 5.3 双壁面空化成形实验研究 |
| 5.3.1 表面形貌与粗糙度 |
| 5.3.2 成形深度 |
| 5.3.3 截面减薄率 |
| 5.4 单/双壁面空化成形实验对比研究 |
| 5.4.1 成形深度 |
| 5.4.2 表面质量 |
| 5.4.3 截面减薄率 |
| 5.5 激光空化成形特性研究 |
| 5.5.1 单壁面空化成形特性 |
| 5.5.2 双壁面空化成形特性 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及其他科研成果 |
| 致谢 |
（4）冰破坏特性的近场动力学数值模拟及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 博士学位论文创新成果自评表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 研究背景 |
| 1.2.1 冰载荷的预报技术 |
| 1.2.2 防冻除冰技术 |
| 1.2.3 爆炸破冰和气泡破冰技术 |
| 1.3 冰的力学性能综述及研究方法进展 |
| 1.3.1 冰的形成过程及冰的实验样本采集 |
| 1.3.2 冰的力学性能及影响因素 |
| 1.3.3 冰的力学性能研究方法及现状 |
| 1.4 近场动力学研究方法及优势 |
| 1.4.1 近场动力学方法的提出和发展历程 |
| 1.4.2 近场动力学方法研究现状 |
| 1.4.3 近场动力学方法在模拟冰材料上的优势 |
| 1.5 国内外研究现状小结 |
| 1.6 本文主要研究内容和创新点 |
| 1.6.1 本文的主要研究内容和论文框架 |
| 1.6.2 本文的创新点 |
| 第2章 热-力耦合近场动力学计算方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 近场动力学基本理论及建模思想 |
| 2.2.1 近场动力学的基本方程 |
| 2.2.2 近场动力学的本构方程 |
| 2.2.3 局部粒子细化自适应方法 |
| 2.3 热-力耦合近场动力学冰数值模型 |
| 2.3.1 基于“键”基理论热-力耦合模型及仿真流程 |
| 2.3.2 基于“常规态”基理论热-力耦合模型 |
| 2.3.3 基于“非常规态”基理论热-力耦合模型 |
| 2.3.4 热-力耦合冰裂纹特性模拟 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 冰本构模型在近场动力学中的建模方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于近场动力学的多尺度冰本构模型 |
| 3.2.1 基于“键”基的热-力耦合脆性模型 |
| 3.2.2 基于DP-NOSB冰本构模型 |
| 3.2.3 基于JH-NOSB冰本构模型 |
| 3.2.4 基于MS-NOSB冰本构模型 |
| 3.3 近场动力学冰本构模型库的建立 |
| 3.3.1 冰本构模型对比分析 |
| 3.3.2 适用范围及优缺点综述 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 非均质冰的热-力耦合裂纹特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非均质冰的热-力耦合近场动力学数值模型 |
| 4.2.1 非均质冰近场动力学建模方法研究 |
| 4.2.2 非均质冰微观晶粒特性 |
| 4.2.3 非均值冰数值模型验证 |
| 4.3 含初始缺陷的冰板热-力耦合裂纹特性研究 |
| 4.3.1 初始裂纹角度对冰板裂纹的影响 |
| 4.3.2 小气泡缺陷冰板裂纹的形成机理 |
| 4.3.3 小气泡缺陷冰板裂纹扩展的空间尺度影响 |
| 4.3.4 不同初始缺陷形状冰板裂纹扩展模式 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于近场动力学的热-力耦合除冰模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于热-力耦合近场动力学的冰与冰冻结构的建模方法 |
| 5.2.1 冰冻结构的物理现象及除冰模型假设条件 |
| 5.2.2 冰与覆冰结构之间的热传导 |
| 5.2.3 冰与覆冰结构之间的交界面处理方法 |
| 5.3 热-力耦合近场动力学除冰模型的数值稳定性分析 |
| 5.3.1 悬臂板静力分析模型 |
| 5.3.2 冰-铝平板热-力耦合模型 |
| 5.4 热-力耦合除冰计算模型验证 |
| 5.4.1 悬臂板静力分析模型验证 |
| 5.4.2 EIDI除冰系统模型验证 |
| 5.5 热-力耦合除冰过程的模拟 |
| 5.5.1 四周刚性固定平板热-力耦合除冰 |
| 5.5.2 两边刚性固定平板除冰模拟 |
| 5.6 热-力耦合场冰的破坏特性 |
| 5.6.1 温度差对冰-铝交界面的影响 |
| 5.6.2 温度差对冰裂纹形式的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 气泡除冰机理性实验与数值模拟研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 除冰系统基本原理 |
| 6.3 铝板结冰技术研究 |
| 6.4 气泡除冰技术方案 |
| 6.5 无量纲参数 |
| 6.6 气泡除冰效率研究 |
| 6.6.1 气泡距离与除冰效率 |
| 6.6.2 冰厚度与除冰效率 |
| 6.6.3 除冰模式 |
| 6.7 气泡除冰效率的PD模拟 |
| 6.8 本章小结 |
| 第7章 基于PD-SPH的爆炸载荷下冰的破坏特性研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 爆炸破冰数值模拟的基本模型假设 |
| 7.3 近场动力学(PD)与光滑粒子流体动力学(SPH)耦合计算方法 |
| 7.3.1 光滑粒子流体动力学(SPH)模拟流体粒子 |
| 7.3.2 近场动力学(PD)模拟固体粒子的控制方程求解 |
| 7.3.3 考虑到热传导项的人工粘度 |
| 7.3.4 PD-SPH耦合方法的实现 |
| 7.4 数值模拟结果 |
| 7.4.1 基本参数设定 |
| 7.4.2 冰在爆炸载荷作用下的破坏过程 |
| 7.4.3 特征参数对计算结果的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 附录A 主要变量表 |
（5）金属材料动态损伤与破坏的原子尺度模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 微喷射现象研究进展 |
| 1.2.1 微喷射现象的实验研究 |
| 1.2.2 微喷射现象的理论建模与数值模拟研究 |
| 1.3 材料层裂研究进展 |
| 1.4 辐照老化过程的损伤演化 |
| 1.4.1 钚材料及其老化 |
| 1.4.2 聚变堆中的辐照损伤现象 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 材料动态损伤与破坏的研究方法 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 分子动力学方法介绍 |
| 2.2.1 分子模拟的基本概念 |
| 2.2.2 分子模拟的基本过程 |
| 2.3 本文采用的势函数模型 |
| 2.3.1 分子模拟中的势函数类型 |
| 2.3.2 钚镓合金的MEAM势函数 |
| 2.3.3 EAM势函数的短距离修正 |
| 2.4 几种常见的金属微结构分析方法 |
| 2.4.1 近邻结构分析 |
| 2.4.2 位错分析 |
| 2.4.3 点缺陷分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 气体环境中微射流的破碎与输运 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 充气微喷的模型设置与模拟方法 |
| 3.3 结果分析与讨论 |
| 3.3.1 射流演化早期的微观图像 |
| 3.3.2 气体激波的形成机制 |
| 3.3.3 微喷物质与气体的混合 |
| 3.3.4 射流液滴在气体中的输运 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 含氦泡金属铝的动态力学响应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 氦泡对雨贡钮状态方程的影响 |
| 4.2.1 计算方法与模型 |
| 4.2.2 氦泡尺寸的影响 |
| 4.3 衰减冲击波下含氦泡铝铝材料的损伤与断裂 |
| 4.3.1 模型设置 |
| 4.3.2 不同冲击速度下的自由面速度 |
| 4.3.3 氦泡铝层裂的动态过程 |
| 4.3.4 氦泡对塑性损伤的影响 |
| 4.3.5 低速冲击下的微结构演化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 含氦金属辐照老化过程的微结构演化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 含氦泡δ相钚镓合金的自辐射损伤 |
| 5.2.1 模型与方法 |
| 5.2.2 点缺陷形成过程的氦效应 |
| 5.2.3 层错结构的形成及与点缺陷的相互作用 |
| 5.2.4 辐照事件期间的氦行为 |
| 5.3 金属铜中氦泡与级联碰撞的相互作用 |
| 5.3.1 模型与方法 |
| 5.3.2 级联碰撞导致的氦泡分解 |
| 5.3.3 辐照损伤的气泡尺寸依赖性 |
| 5.3.4 辐照过程中氦效应的微观机制 |
| 5.4 重叠级联下掺氦金属铜的缺陷累积 |
| 5.4.1 长期辐照的模型与方法 |
| 5.4.2 损伤累积过程中的位错演化 |
| 5.4.3 替位氦原子对损伤演化的影响机制 |
| 5.4.4 持续自辐射导致的氦聚集 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 本文的主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文和其他研究成果 |
（6）介观尺度矩形织构对空化和微空泡溃灭影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 空泡动力学理论的研究进展 |
| 1.3 空化流的研究进展 |
| 1.3.1 空化流的实验研究 |
| 1.3.2 空化流的数值研究 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 2 近平固壁微米尺度空泡溃灭的数值研究 |
| 2.1 数值方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 计算域、边界条件和网格划分 |
| 2.1.3 计算方法 |
| 2.2 模型验证 |
| 2.3 计算结果与分析 |
| 2.3.1 空泡溃灭的形态演变 |
| 2.3.2 空泡溃灭时间和射流速度 |
| 2.3.3 平固壁空蚀机理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 近矩形织构固壁微米尺度空泡溃灭的数值研究 |
| 3.1 数值方法 |
| 3.2 各工况织构参数和空泡初始位置 |
| 3.3 计算结果与分析 |
| 3.3.1 Ⅰ类工况下空泡溃灭特性 |
| 3.3.2 Ⅱ类工况下空泡溃灭特性 |
| 3.3.3 Ⅲ类工况下空泡溃灭特性 |
| 3.3.4 矩形织构对空泡溃灭时间的影响 |
| 3.3.5 矩形织构对射流速度的影响 |
| 3.3.6 矩形织构固壁空蚀机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 矩形织构固壁对流场空化的影响 |
| 4.1 数值方法 |
| 4.1.1 控制方程 |
| 4.1.2 计算域、边界条件和网格划分 |
| 4.1.3 计算方法 |
| 4.2 空化数和压力系数 |
| 4.3 网格无关性验证 |
| 4.4 模型验证 |
| 4.5 计算结果与分析 |
| 4.5.1 肋条织构对流场空化的影响 |
| 4.5.2 沟槽织构对流场空化的影响 |
| 4.5.3 矩形织构单元几何参数对流场空化的影响 |
| 4.5.4 液体不可凝结气体质量分数对流场空化的影响 |
| 4.5.5 不同流速下肋条织构对流场空化的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（7）磁驱动固体套筒内爆理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 磁驱动固体套筒内爆原理 |
| 1.3 国内外研究概述 |
| 1.3.1 爆磁压缩裘置 |
| 1.3.2 电容器组装置 |
| 1.3.3 固体套筒实验技术 |
| 1.3.4 物理实验 |
| 1.4 本文的主要研究工作 |
| 1.4.1 选题依据 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 套筒内爆简化模型 |
| 2.1 薄壳模型 |
| 2.2 不可压缩模型 |
| 2.3 电作用量-速度模型 |
| 2.4 全电路模型 |
| 2.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 套筒参数优化及内爆影响机制 |
| 3.1 负载设计及优化 |
| 3.1.1 负载优化 |
| 3.1.2 套筒材料选择 |
| 3.2 套筒参数的影响 |
| 3.2.1 FP-1装置加载条件的计算 |
| 3.2.2 FP-2装置加载条件的计算 |
| 3.3 回流柱膨胀 |
| 3.4 材料强度和塑性功 |
| 3.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 一维弹塑性磁流体力学程序SOL1D |
| 4.1 基本方程 |
| 4.1.1 运动方程(动量守恒) |
| 4.1.2 连续性方程(质量守恒) |
| 4.1.3 热力学第一定律(能量守恒) |
| 4.2 材料动态行为 |
| 4.2.1 状态方程 |
| 4.2.2 本构方程 |
| 4.2.3 层裂 |
| 4.3 数值技术 |
| 4.3.1 Von-Neumann有限差分格式 |
| 4.3.2 人工粘性 |
| 4.3.3 稳定性条件 |
| 4.4 一维方程组及差分格式 |
| 4.4.1 基本方程 |
| 4.4.2 有限差分格式 |
| 4.4.3 边界条件 |
| 4.4.4 空腔打开与闭合 |
| 4.5 磁应力张量及磁扩散 |
| 4.5.1 洛伦兹力的张量形式 |
| 4.5.2 磁扩散 |
| 4.5.3 基本方程的磁场修正 |
| 4.6 SOL1D程序结构 |
| 4.7 SOL1D程序实验验证 |
| 4.7.1 FP-1 装置飞层撞靶实验模拟 |
| 4.7.2 ZR 装置上等熵压缩实验模拟 |
| 4.8 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 柱面内爆界面不稳定性研究 |
| 5.1 MRT不稳定性 |
| 5.1.1 有限厚度套筒的不稳定性 |
| 5.1.2 材料强度的致稳作用 |
| 5.1.3 FP-1 装置上的MRT实验 |
| 5.2 柱面汇聚RM不稳定性 |
| 5.2.1 Mikaelian分式及强度修正 |
| 5.2.2 FP-1装置上的RMI实验 |
| 5.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 柱面汇聚压缩气粒两相流研究 |
| 6.1 内爆加载特点 |
| 6.1.1 FP-1 装置上充气压缩实验 |
| 6.1.2 实验结果分析 |
| 6.2 气-固两相流及颗粒-流体相间作用 |
| 6.2.1 阻力和压力梯度力 |
| 6.2.2 压力梯度力和阻力的比较 |
| 6.3 稀疏两相流的一维模拟 |
| 6.4 压力梯度对颗粒运动的影响 |
| 6.4.1 颗粒度的影响 |
| 6.4.2 速度分布的影响 |
| 6.5 与FP-1装置上的实验结果对比 |
| 6.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本论文的主要研究内容和成果 |
| 7.1.1 固体套筒内爆理论研究方面 |
| 7.1.2 磁场效应的影响方面 |
| 7.1.3 材料动态强度的作用方面 |
| 7.1.4 固体套筒内爆实验研究方面 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 附录 |
| 博士学习期间论文发表和学术活动 |
| 致谢 |
（8）聚能炸药爆炸载荷作用下双层加筋圆柱壳结构毁伤特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 聚能战斗部发展现况 |
| 1.2.2 聚能战斗部侵彻性能研究现况 |
| 1.2.3 水下爆炸研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第2章 水下爆炸流固耦合计算方法及验证 |
| 2.1 CEL算法简介 |
| 2.2 ALE算法简介 |
| 2.3 仿真验证 |
| 2.3.1 聚能射流仿真验证 |
| 2.3.2 水下爆炸冲击波载荷仿真验证 |
| 2.3.3 气泡载荷仿真验证 |
| 2.3.4 多层简易结构接触爆炸仿真验证 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 聚能炸药水下金属射流载荷的影响因素分析 |
| 3.1 药型罩类型对金属射流载荷影响 |
| 3.2 起爆方式对金属射流载荷影响 |
| 3.3 水压对金属射流载荷影响 |
| 3.3.1 计算模型 |
| 3.3.2 爆深6m |
| 3.3.3 爆深300m |
| 3.3.4 计算结果对比 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 聚能炸药爆炸载荷作用下双层加筋圆柱壳结构毁伤特性研究 |
| 4.1 材料及结构模型 |
| 4.2 双层壳结构在浅水区聚能炸药爆炸载荷作用下毁伤性能 |
| 4.2.1 浅水区金属射流穿孔尺寸计算 |
| 4.2.2 浅水区攻角0度时结构毁伤特性 |
| 4.2.3 浅水区攻角90度时结构毁伤特性 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 双层壳结构在深水区聚能炸药爆炸载荷作用下毁伤性能 |
| 4.3.1 深水区金属射流载荷穿孔能力分析 |
| 4.3.2 深水区结构毁伤特性研究 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 破片载荷作用下耐压壳结构防护性能研究 |
| 5.1 聚脲弹性体研究现状 |
| 5.2 仿真验证 |
| 5.2.1 仿真控制方程 |
| 5.2.2 材料模型 |
| 5.2.3 二维轴对称算法仿真验证 |
| 5.2.4 聚脲材料模型仿真验证 |
| 5.3 聚脲-钢板复合结构抗侵彻性能研究 |
| 5.3.1 夹层厚度对结构抗侵彻性能的影响 |
| 5.3.2 侵彻速度对结构抗侵彻性能的影响 |
| 5.4 耐压壳结构设计可行方案优选 |
| 5.4.1 聚脲层位置及厚度对结构抗侵彻性能的影响 |
| 5.4.2 新型双层结构抗侵彻性能分析 |
| 5.5 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）改进SPH方法在冲击载荷下板壳结构动响应中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 SPH方法的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 SPH壳模型及数值模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 无网格SPH方法基本思想 |
| 2.2.1 核函数插值 |
| 2.2.2 粒子近似 |
| 2.3 板壳理论以及SPH壳模型 |
| 2.3.1 Mindlin-Reissner板壳理论 |
| 2.3.2 SPH壳模型 |
| 2.3.3 边界条件的处理 |
| 2.3.4 数值处理技术 |
| 2.4 数值算例 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于K2＿SPH的板壳动态响应数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 K2＿SPH核近似方法性质研究 |
| 3.2.1 CSPM与MLSPH核近似方法 |
| 3.2.2 K2＿SPH核近似方法 |
| 3.2.3 K2＿SPH与CSPM和MLSPH的比较 |
| 3.3 基于K2＿SPH壳的数值模型分析 |
| 3.3.1 收敛性分析 |
| 3.3.2 粒子分布对计算结果的影响 |
| 3.4 K2＿SPH壳模型适用厚跨比范围研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 冲击载荷下板壳塑性响应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 壳体塑性模型 |
| 4.2.1 塑性模型 |
| 4.2.2 壳体屈服准则 |
| 4.3 塑性返回算法 |
| 4.3.1 理想弹塑性 |
| 4.3.2 考虑硬化效应 |
| 4.4 板壳塑性响应研究 |
| 4.4.1 圆板的塑性响应研究 |
| 4.4.2 圆柱壳的塑性响应研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于SPH-BEM耦合算法的水下爆炸载荷下板壳弹塑性响应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SPH-BEM耦合模型 |
| 5.2.1 水下爆炸气泡的BEM模型 |
| 5.2.2 SPH-BEM的耦合算法 |
| 5.3 水下爆炸气泡载荷下的结构弹塑性响应研究 |
| 5.3.1 气泡载荷下平板结构弹性响应 |
| 5.3.2 气泡载荷下平板结构塑性响应 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）水下爆炸气泡与柔性结构耦合特性数值模拟及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与进展 |
| 1.2.1 理论分析 |
| 1.2.2 实验研究 |
| 1.2.3 数值模拟 |
| 1.3 国内外研究工作总结 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 水下爆炸载荷与ALE数值方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水下爆炸基本现象 |
| 2.3 水下爆炸载荷特性 |
| 2.3.1 冲击波载荷 |
| 2.3.2 气泡脉动载荷及初始条件 |
| 2.3.3 射流载荷 |
| 2.4 任意欧拉-拉格朗日(ALE)数值方法 |
| 2.4.1 拉格朗日算法和欧拉算法 |
| 2.4.2 任意欧拉-拉格朗日数值算法 |
| 2.5 水下爆炸常用状态方程 |
| 2.5.1 水介质状态方程 |
| 2.5.2 空气介质状态方程 |
| 2.5.3 爆轰产物状态方程 |
| 2.6 基于ALE方法的数值验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于ALE数值方法的水下爆炸全过程连续模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 自由场水下爆炸载荷及气泡运动过程模拟 |
| 3.2.1 数值计算模型 |
| 3.2.2 冲击波载荷特性 |
| 3.2.3 气泡脉动及载荷特性 |
| 3.3 近自由面水下爆炸气泡运动连续模拟 |
| 3.3.1 近自由面数值仿真模型 |
| 3.3.2 近自由面冲击波传播模拟 |
| 3.3.3 近自由面气泡运动特性模拟 |
| 3.3.4 不同距离参数下气泡与水冢特性模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 水下爆炸气泡与柔性结构耦合特性数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 水下爆炸气泡与柔性平板耦合特性模拟 |
| 4.2.1 数值计算模型 |
| 4.2.2 平板材料本构模型 |
| 4.2.3 气泡与背水平板耦合数值结果对比 |
| 4.3 不同距离和厚度参数下耦合特性研究 |
| 4.3.1 无量纲距离参数下耦合特性 |
| 4.3.2 无量纲厚度参数下耦合特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 水下脉动气泡与柔性结构边界耦合特性实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电火花气泡机理性实验研究方法 |
| 5.2.1 常压电火花气泡与实验装置 |
| 5.2.2 电火花气泡尺度规律 |
| 5.3 气泡与柔性平板耦合特性研究 |
| 5.3.1 刚性与柔性平板附近气泡耦合运动对比 |
| 5.3.2 不同距离参数下气泡运动形态特性 |
| 5.3.3 不同距离参数下气泡射流特性影响 |
| 5.4 气泡与柔性软管耦合特性研究 |
| 5.4.1 柔性软管与刚性管附近气泡运动对比 |
| 5.4.2 不同距离对气泡运动及射流特性的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、Configuration of Shock Waves in Two-Dimensional Overexpanded Jets（论文参考文献）
- [1]水环境下聚合物材料滑动摩擦和气泡空蚀行为分子动力学模拟与试验研究[D]. 詹胜鹏. 机械科学研究总院, 2021
- [2]脉冲能量作用下Al/Ni含能多层膜爆炸特性及应用研究[D]. 王窈. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]超薄壁材料的激光空化冲击微成形机理及特性研究[D]. 张洪峰. 江苏大学, 2020
- [4]冰破坏特性的近场动力学数值模拟及实验研究[D]. 宋莹. 哈尔滨工程大学, 2020
- [5]金属材料动态损伤与破坏的原子尺度模拟[D]. 吴凤超. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]介观尺度矩形织构对空化和微空泡溃灭影响的研究[D]. 刘亚喆. 大连海事大学, 2020(01)
- [7]磁驱动固体套筒内爆理论与实验研究[D]. 章征伟. 中国工程物理研究院, 2020(01)
- [8]聚能炸药爆炸载荷作用下双层加筋圆柱壳结构毁伤特性研究[D]. 刘启庆. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [9]改进SPH方法在冲击载荷下板壳结构动响应中的应用研究[D]. 耿航. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [10]水下爆炸气泡与柔性结构耦合特性数值模拟及实验研究[D]. 吴芳广. 哈尔滨工程大学, 2020(04)