蒸汽爆炸推进机理的数值研究

纪延亮 周本谋 黄亚冬 李俊伟

纪延亮, 周本谋, 黄亚冬, 李俊伟. 蒸汽爆炸推进机理的数值研究[J]. 高压物理学报, 2016, 30(5): 427-433. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.013
引用本文: 纪延亮, 周本谋, 黄亚冬, 李俊伟. 蒸汽爆炸推进机理的数值研究[J]. 高压物理学报, 2016, 30(5): 427-433. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.013
JI Yan-Liang, ZHOU Ben-Mou, HUANG Ya-Dong, LI Jun-Wei. Numerical Analysis of Propulsion Mechanism ofBoiling Liquid Expanding Vapor Explosion[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2016, 30(5): 427-433. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.013
Citation: JI Yan-Liang, ZHOU Ben-Mou, HUANG Ya-Dong, LI Jun-Wei. Numerical Analysis of Propulsion Mechanism ofBoiling Liquid Expanding Vapor Explosion[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2016, 30(5): 427-433. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.013

蒸汽爆炸推进机理的数值研究

doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.013
基金项目: 

瞬态物理国家重点实验室基金 KX21373

详细信息
    作者简介:

    纪延亮(1987-), 男, 博士研究生, 主要从事流体力学研究.E-mail:jyl432@163.com

    通讯作者:

    周本谋(1962-), 男, 博士, 教授, 主要从事流体力学研究.E-mail:bmzhou@njust.edu.cn

  • 中图分类号: O359.1

Numerical Analysis of Propulsion Mechanism ofBoiling Liquid Expanding Vapor Explosion

  • 摘要: 蒸汽爆炸(BLEVE)是一种剧烈的相变现象,可应用于推进、发射等领域。采用VOF(Volume of Fraction)模型对蒸汽爆炸的两相流场变化过程进行了数值模拟,并根据流场参数的变化对Navier-Stokes方程中的源项进行动态优化,同时采用非结构化动网格技术追踪弹丸的运动轨迹。选取3种温度的过热水,模拟了不同填装量条件下过热水的蒸汽爆炸过程,并对流场压力、流体膨胀速率、相变过程和弹丸加速情况进行了对比分析。结果表明,蒸汽爆炸的产生条件较简单,能量转换迅速,膨胀的混合流体在数十毫秒内便可将弹丸发射出膛。

     

  • 图  BLEVE的二维仿真模型

    Figure  1.  Two-dimensional simulation model of BLEVE

    图  计算结果对比

    Figure  2.  Comparison of calculated results

    图  初始温度为403 K、填装量为70%时BLEVE的液相组分和压力分布

    Figure  3.  Liquid fraction and pressure distributions of BLEVEwith initial temperature of 403 K and filling ratio of 70%

    图  爆炸腔内流体动能和涡量分布

    Figure  4.  Kinetic energy and vorticity distributions in explosion cavity

    图  初始温度为403 K、填装量为70%时AB两点的压力-时间曲线

    Figure  5.  Pressure-time curves at points A and B with theinitial temperature of 403 K and filling ratio of 70%

    图  初始温度为403 K、填装量不同时BLEVE过程中弹丸速度变化曲线

    Figure  6.  Velocity curves of bullet for the BLEVE withdifferent filling ratios at initial temperature of 403 K

    图  填装量为50%、初始温度不同的BLEVE过程中弹丸速度变化曲线

    Figure  7.  Velocity curves of bullet for the BLEVE with afilling ratio of 50% at different initial temperatures

    图  初始温度不同时BLEVE的流场速度和压力分布

    Figure  8.  Field velocity and pressure distributions ofBLEVE at different initial temperatures

    图  初始温度不同时A点的压力-时间曲线

    Figure  9.  Pressure-time curves at point A at different initial temperatures

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-27
  • 修回日期:  2015-11-23

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