激波與微粒相互作用研究.pdf

1、激波與微粒相互作用在民用粉塵爆炸和軍事上云爆武器等領(lǐng)域都有應(yīng)用，具有很重要的研究?jī)r(jià)值，成為了近年來(lái)學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱門課題。但因該過(guò)程涉及到各種復(fù)雜的流體動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、爆炸力學(xué)以及熱交換等，研究成果還很不完善，仍需大量深入研究。
　　 本文設(shè)計(jì)了專用激波管實(shí)驗(yàn)裝置，采用實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和數(shù)值模擬方法對(duì)激波與微粒的相互作用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。其中，實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)地考察了激波強(qiáng)度、液膜厚度、顆粒尺寸、物體密度(如火焰、水、鋼板)等因素對(duì)激波與微

2、粒的相互作用流場(chǎng)特征的影響，數(shù)值模擬研究了爆炸拋撒形成氣溶膠過(guò)程參數(shù)。主要?jiǎng)?chuàng)新性研究成果如下：
　　 (1)激波距激波管口距離15mm處發(fā)展成為完全膨脹波，與液膜作用所形成的液霧均勻；當(dāng)激波在激波管出口出與液膜作用時(shí)，由于激波為欠膨脹流，激波與液膜作用面小，所形成的液霧不均勻；
　　 (2)相同馬赫數(shù)激波作用下，不同厚度液膜霧化所形成的云團(tuán)形狀不同；隨著初始液膜厚度增加，云團(tuán)形狀由紡錘體狀向球狀轉(zhuǎn)變，而云團(tuán)體積呈現(xiàn)出先減

3、小后增大的U形拋物線變化規(guī)律；
　　 (3)同液膜厚度下，云團(tuán)均勻程度與馬赫數(shù)成正比；激波與不同粘性液膜作用后所形成的云團(tuán)形狀不同，粘性大液體云團(tuán)有凹陷點(diǎn)，隨著時(shí)間推移，凹陷點(diǎn)處出現(xiàn)峰狀，同時(shí)表面張力小的液體云團(tuán)邊緣更易形成樹枝狀液絲；
　　 (4)激波與固體顆粒作用后，顆粒的水平移動(dòng)速度明顯小于豎直方向，初期顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡為規(guī)則的拋物線，顆粒云形狀為圓錐體。而且在相同馬赫數(shù)下，顆粒拋撤初速度和反射激波強(qiáng)度都與顆粒粒徑成

4、反比關(guān)系；
　　 (5)激波與不同密度物體作用時(shí)，物體的初期變形驅(qū)動(dòng)力及變形不同；對(duì)于低密度物體，入射激波是其變形的主要?jiǎng)恿Γ铱諝饽芮秩肫渲?；?duì)于較高密度物體，透射激波是主要變形的主驅(qū)動(dòng)力，空氣不能侵入其中；對(duì)于高密度物體，作用初期繞射激波為主驅(qū)動(dòng)力，后期則是透射激波和繞射激波共同作用，空氣也不能侵入其中；
　　 (6)運(yùn)用不同機(jī)制建立了液體拋撒數(shù)學(xué)建模，模擬計(jì)算得出首次破碎液滴尺寸為毫米量級(jí)，同時(shí)，液滴分布呈現(xiàn)出靠近