NO.20 聚能射流成型（SPH）

Keywords:金属射流、SPH

Tools: LS-PrePost , LS-DYNA SMP

采用SPH方法模拟聚能射流成型过程。建立 由 SPH  粒子构成的计算模型时，要求 SPH  粒子的质量及坐标分布满足下列条件：（1）模型中SPH粒子的排列尽可能规则和均匀；（2）模型中SPH粒子的质量要尽可能一致。图（a）中粒子分布不均匀，粒子间距变化较大，粒子所具有的质量也具有较大差异，容易导致计算的不稳定。而图（b）中粒子分布均匀，每个粒子所具有的质量和占据的空间基本一致，因此更适合计算。

在建立包括炸药、药型罩等结构的聚能装药模型时，需要采用均匀分布的 SPH 粒子对模型进行离散，并保证粒子间距基本一致。在模型几何尺寸相差较大的情况下，通常难以保证模型精细离散与粒子数量控制的平衡。在这种情况下，需要对各个结构分别进行离散，优先保证同一结构内部的 SPH 粒子空间分布均匀和质量相对一致，对于不同结构间粒子间距的控制可以降低要求。

构建SPH粒 子模型的两种方法：（1）采用网格-无网格转换的方法建立聚能装药的 SPH 粒子计算模型。该方法是将有限元网格单元转换为 SPH 粒子，新生成的 SPH 粒子坐标位于原有网格单元的质心，粒子的质量与网格单元的质量相同，其占据的体积为原有网格单元的体积。（2）先分别建立炸药和药型罩的空心外壳，然后在其中填充等间距的SPH粒子。本文采用第二种方法构建有限元模型。

有限元模型

均匀排布的炸药和药型罩粒子

开展三种工况模拟，通过修改相关参数，不断优化SPH聚能射流的成型形态。

（1）FORM=1

射流出现断裂、粒子飞散

（2）FORM=0

射流成型较好，没有粒子飞散，但头部粒子较分散

射流速度分布

（3）FORM=0，考虑人工粘性

射流 成型良好 ，头部粒子未分散

射流速度分布

射流成型过程

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