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基于SPH方法的低密度粒子流成型数值仿真

含能材料 2017年第9期25卷 756-761页

作者：陈杰尹建平韩阳阳伊建亚中北大学机电工程学院山西太原030051

为研究低密度材料药型罩形成粒子流的特性,使用AUTODYN有限元软件采用光滑粒子流体力学(SPH)方法对低密度材料药型罩形成粒子流进行数值仿真研究,进行了实验验证。药型罩材料选用聚四氟乙烯(PTFE)基体中加入质量分数为38.5%,密度为8.93 ... 详细信息

为研究低密度材料药型罩形成粒子流的特性,使用AUTODYN有限元软件采用光滑粒子流体力学(SPH)方法对低密度材料药型罩形成粒子流进行数值仿真研究,进行了实验验证。药型罩材料选用聚四氟乙烯(PTFE)基体中加入质量分数为38.5%,密度为8.93 g·cm^(-3)铜粉的改性聚四氟乙烯/铜(PTFE/Cu)。研究结果表明:SPH方法可以有效地模拟爆炸和粒子流的形成,且在数值模拟过程中选择炸药粒子间距和药型罩材料粒子间距均为0.03 cm较为合适;在爆轰波的作用下,PTFE/Cu材料药型罩无法形成凝聚的射流,会形成飞散的粒子流,通过X光照片可以观察到射流是非常细小的颗粒,且光学密度沿径向增加;在40μs前仿真与实验形成粒子流的形态有很高的相似性,仿真结果与实际情况吻合性较好,而在100μs后实际粒子流的运动表现出很强的不确定性,出现螺旋、偏移等现象。

关键词：光滑粒子流体力学(SPH) 粒子流数值模拟聚四氟乙烯/铜(PTFE/Cu)

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粒子流问题的建模例析

中学物理教学参考 2022年第33期51卷 58-59页

作者：周目沈德宏(指导) 安徽省砀山中学安徽宿州235300

以例题的形式阐述建立物理模型分析粒子流问题的方法:从整体与局部、变化与稳定、连续与微元等不同视角总结了该类问题如何选取研究对象(时间微元、体积微元),如何构建物理模型(球模型、柱模型、立方体模型等)。可有效解决学生分析此类... 详细信息

以例题的形式阐述建立物理模型分析粒子流问题的方法:从整体与局部、变化与稳定、连续与微元等不同视角总结了该类问题如何选取研究对象(时间微元、体积微元),如何构建物理模型(球模型、柱模型、立方体模型等)。可有效解决学生分析此类问题的思维障碍。

关键词：粒子流微元流体柱动量定理动能定理

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深度剖析粒子流背景类试题

高中数理化 2022年第4期 15-18页

作者：徐华兵浙江省金华第一中学

高中物理中常常出现以气体流、液体流、粒子流和不能看成质点的绳子等为背景的试题,这类试题也被统称作粒子流背景类试题.这类试题背景常取材于生活实际,能很好地考查高中物理力学主干知识.而解决这类问题需要学生合理选取研究对象,构... 详细信息

高中物理中常常出现以气体流、液体流、粒子流和不能看成质点的绳子等为背景的试题,这类试题也被统称作粒子流背景类试题.这类试题背景常取材于生活实际,能很好地考查高中物理力学主干知识.而解决这类问题需要学生合理选取研究对象,构建物理模型---柱体模型,能很好地考查学生模型建构、科学推理等关键能力,深受命题者的青睐.

关键词：高中物理主干知识命题者粒子流科学推理液体流模型建构深度剖析

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粒子流冲刷精密电铸技术的研究

煤矿机械 2012年第10期33卷 134-136页

作者：戴乃昌马金玉余胜东豆照峰浙江工贸职业技术学院浙江温州325000 南京航空航天大学南京210000

采用传统的电铸工艺可以获得许多具有特殊功能的电铸层,但是存在所得到的铸层组织不均匀、性能不够稳定等缺陷。为了提高电铸层的质量和速度,提出了粒子流冲刷精密电铸技术,在电沉积过程中利用大量的玻璃微珠等粒子流冲刷电铸层表面,使... 详细信息

采用传统的电铸工艺可以获得许多具有特殊功能的电铸层,但是存在所得到的铸层组织不均匀、性能不够稳定等缺陷。为了提高电铸层的质量和速度,提出了粒子流冲刷精密电铸技术,在电沉积过程中利用大量的玻璃微珠等粒子流冲刷电铸层表面,使玻璃微珠不断摩擦和撞击阴极表面。通过对金属镍的电铸试验表明,与传统电铸技术相比,粒子流冲刷精密电铸技术能有效地改变电铸层的微观组织结构,细化晶粒,并使晶粒分布更加均匀,各晶面的衍射强度降低,电铸层机械性能得到了提高。

关键词：电铸粒子流冲刷金属镍

基于SPH算法的PTFE-Cu粒子流侵彻性能研究

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基于SPH算法的PTFE-Cu粒子流侵彻性能研究

作者：陈杰中北大学

学位级别：硕士

随着现代坦克披挂爆炸式反应装甲的普及,传统破甲战斗部对坦克目标的作战能力逐渐被削弱,人们开始探索新的针对爆炸反应装甲的毁伤途径。国内外学者研究发现将聚四氟乙烯(PTFE)作为串联战斗部前级药型罩材料,可以形成PTFE射流使反应装... 详细信息

随着现代坦克披挂爆炸式反应装甲的普及,传统破甲战斗部对坦克目标的作战能力逐渐被削弱,人们开始探索新的针对爆炸反应装甲的毁伤途径。国内外学者研究发现将聚四氟乙烯(PTFE)作为串联战斗部前级药型罩材料,可以形成PTFE射流使反应装甲穿而不爆,从而为后级主射流开辟通道。但PTFE射流存在侵彻能力不足的缺点,为了提高串联战斗部前级射流的侵彻能力,在PTFE基体中加入铜粉进行改性得到聚四氟乙烯-铜(PTFE-Cu)。本文以PTFE-Cu作为串联战斗部前级药型罩材料为研究对象,开展了对PTFE-Cu药型罩形成粒子流侵彻性能的研究。在研究国内外有关低密度射流技术和聚能粒子流技术的基础上,选定PTFE-Cu作为串联战斗部前级药型罩材料。利用脉冲X光摄影技术观察PTFE-Cu药型罩在爆炸载荷作用下的成型情况,发现PTFE-Cu药型罩在爆炸载荷作用下没有形成凝聚的射流,而是形成飞散的粒子流。为开展对PTFE-Cu药型罩形成粒子流的数值研究,对比分析了Euler算法和SPH算法的模拟结果,结果表明:基于SPH算法的PTFE-Cu粒子流成型结果与X光摄影结果基本一致,SPH算法比Euler算法更适合用于PTFE-Cu粒子流成型的数值模拟。为了更好的分析PTFE-Cu粒子流的特性,基于SPH算法对比分析了PTFE-Cu、PTFE、Cu三种材料形成射流毁伤元的成型性能;并分析了粒子间距、药型罩壁厚、药型罩锥角、炸高等对PTFE-Cu粒子流成型的影响。为衡量PTFE-Cu作为串联战斗部前级药型罩形成PTFE-Cu粒子流对钢靶的侵彻性能,对PTFE-Cu、PTFE、Cu三种材料射流侵彻45#钢靶进行了数值研究,并通过实验进行验证,结果表明:PTFE-Cu粒子流在穿深性能方面比PTFE粒子流提高了31%,在开孔性能方面比Cu射流提高了95%,因此PTFE-Cu适于作为串联战斗部前级药型罩材料。为研究PTFE-Cu作为串联战斗部前级药型罩形成PTFE-Cu粒子流对带壳装药的侵彻性能,对PTFE-Cu粒子流侵彻带壳装药进行了数值研究,分析了带壳装药在PTFE-Cu粒子流冲击下出现基本未反应、燃烧反应、爆炸反应的典型特征,得到了带壳装药在PTFE-Cu粒子流冲击下的起爆阈值范围。在研究聚能装药结构对PTFE-Cu粒子流侵彻带壳装药影响的基础上,对聚能装药结构进行正交优化,得到了最优聚能装药结构。经实验验证,以PTFE-Cu作为串联战斗部前级药型罩,在爆炸载荷作用下形成PTFE-Cu粒子流可以实现对带壳装药的穿而不爆,避免了前级战斗部引爆带壳装药对后级主射流侵彻能力的影响,提高了串联战斗部的侵彻能力,为新型串联战斗部的设计提供了参考。

关键词：爆炸力学光滑粒子流体动力学(SPH) 粒子流 PTFE-Cu 带壳装药冲击起爆阈值

高压冷喷涂中送粉气流对粒子流撞击特性的影响

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高压冷喷涂中送粉气流对粒子流撞击特性的影响

作者：张创重庆大学

学位级别：硕士

冷喷涂技术（CGDS）是近二十几年来发展起来的新型喷涂工艺。冷喷涂中,微米尺寸（小于50μm）喷涂粒子在低于熔点的状态下实现沉积,因此可以有效避免氧化、融化、相变等一些常常在热喷涂中出现的不利现象。一般而言,喷涂粒子撞击速度和... 详细信息

冷喷涂技术（CGDS）是近二十几年来发展起来的新型喷涂工艺。冷喷涂中,微米尺寸（小于50μm）喷涂粒子在低于熔点的状态下实现沉积,因此可以有效避免氧化、融化、相变等一些常常在热喷涂中出现的不利现象。一般而言,喷涂粒子撞击速度和撞击温度越高,沉积效率越高,涂层质量越好。因此如何提高粒子撞击参数是冷喷涂工艺研究的重点。高压冷喷涂中,为了稳定安全地注入喷涂粒子,送粉气流除了要具备比主加速气流更高的压力外,还要保持较低的温度以防止喷涂粉末粘结在高温的送粉管壁上。然而送粉气流对气体流场和粒子流加速的作用及影响在冷喷涂研究中常常被忽略。首先,实验结合模拟发现喷管轴线附近粒子受低温送粉气流影响撞击参数较低,这会给涂层质量均一性带来不利影响。主要表现在随着送粉压力的增加堆积涂层中心呈现出较为严重的裂缝和裂纹。另外基板的预热温度也随送粉压力的增加而降低,基板附近涂层也因此呈现出大量的气孔,并且越远离基板中心位置气孔越多。其次,利用数值模拟的方法进一步分析了送粉气流相关参数对粒子流撞击参数分布规律的影响。发现致使喷管轴线附近粒子撞击参数较低的原因是送粉气流和主加速气流未能进行充分混合致使低温送粉气流集中在喷管中心影响附近粒子加速。事实上,两股气流混合程度不同,两股气流间的热量和动量交换程度、喷管内气体流动加速表现、粒子流运动轨迹以及粒子流中不同位置粒子的加速情况也会有所不同。当送粉气流压力相对主加速气流压力较大时、喉部直径与送粉管直径比较小时、送粉位置远离喷管入口时,预混室或喷管渐缩段内出现的涡旋现象可以促进两股气流的混合。结果喷管内的气体流动受益于两股气流间良好的热量动量交换表现出充分发展湍流的特性,喷管轴线附近粒子的加速状况因此也得到了较大程度的改善。然而,较大的送粉压差和较小的喉部直径与送粉管直径比会引起低温送粉气流质量流量百分比的增加,从而降低粒子流的整体撞击速度;而较长的预混室送粉不仅可以优化粒子流撞击速度分布,还可以提高粒子流整体撞击速度。此外还发现送粉气流和粒子流扩散之间有着密不可分的联系。这是因为送粉气流的注入会对主加速气流造成扰动并在两股气流的交界面处产生湍流,湍动能的大小直接决定了粒子流的扩散程度,进而决定了冷喷涂中的一次喷涂的宽度。另外,本文还探讨了送粉气流种类对粒子流撞击特性的影响。发现主加速气流为空气送粉气流为氦气时,喷管内的气体流动可以在两股气流几乎没有混合的情况下,仅依靠氦气优良的加速性能就可以表现出充分发展湍流的流动特点。结果喷管轴线附近的粒子随之受益展现出优良的加速表现。对比不同氦气质量百分比的空气-氦气混合气体对粒子流加速的影响,可以发现空气主加速气流-氦气送粉气流工况下,粒子流有更好的加速效果且更具经济性。总之,本文以高压冷喷涂为研究对象探讨了送粉气流对涂层沉积质量的影响,并分析了送粉参数变化对粒子流撞击特性的影响规律,为实践操作中送粉参数的合理选取提供依据和指导,以达到获得高质量沉积涂层的目的。

关键词：高压冷喷涂送粉气流粒子流撞击参数分布

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基于粒子流和能量模型的异常行为检测

电子器件 2014年第6期37卷 1081-1086页

作者：汪双承管业鹏上海大学通信与信息工程学院上海200444

提出了一种基于单目摄像机的异常行为检测方法,可有效检测群聚群散事件。针对传统稠密光流法耗时大,抗噪声性差,对光照变化敏感,而稀疏光流又不能提供丰富运动信息的不足,提出采用二值前景为掩码计算局部稠密光流,既剔除了干扰,又减少... 详细信息

提出了一种基于单目摄像机的异常行为检测方法,可有效检测群聚群散事件。针对传统稠密光流法耗时大,抗噪声性差,对光照变化敏感,而稀疏光流又不能提供丰富运动信息的不足,提出采用二值前景为掩码计算局部稠密光流,既剔除了干扰,又减少耗时。针对光流仅能反应物体瞬时运动信息,不能反应运动的累积效应,不能描述物体间的相互影响,提出建立以光流为底层特征的粒子流场,以稳定地进行特征提取。最后,通过计算粒子幅值直方图的能量来进行异常行为的检测。搭建了实验监控系统,不同场景的实验表明,该方法实时性好,鲁棒。

关键词：异常行为群聚群散粒子流能量光流

PTFE/Cu材料粒子流冲击带壳装药的仿真研究

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兵器装备工程学报 2018年第2期39卷 52-55,65页

作者：陈杰尹建平张冲中北大学机电工程学院太原030051

采用光滑粒子-有限元耦合(SPH-FEM)方法对PTFE/Cu材料形成粒子流冲击带壳装药进行数值模拟研究;结果表明:SPH-FEM方法,可以有效模拟PTFE/Cu材料药型罩在爆轰波的作用下形成飞散的粒子流并侵彻带壳装药的过程;不同性能的PTFE/Cu粒子流冲... 详细信息

采用光滑粒子-有限元耦合(SPH-FEM)方法对PTFE/Cu材料形成粒子流冲击带壳装药进行数值模拟研究;结果表明:SPH-FEM方法,可以有效模拟PTFE/Cu材料药型罩在爆轰波的作用下形成飞散的粒子流并侵彻带壳装药的过程;不同性能的PTFE/Cu粒子流冲击带壳装药会产生基本未反应、燃烧、爆炸等现象;根据改进的HELD驻点压力引起带壳炸药起爆的临界条件,计算得到面板、炸药、背板厚度分别为2 mm、4 mm、2 mm的带壳装药的起爆下阈值为20.905 mm^3/μs^2,起爆上阈值为22.585 mm^3/μs^2。

关键词：爆炸力学粒子流带壳装药 PTFE/Cu

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等离子熔射过程中射流与粒子流的加热效应

焊接学报 2007年第11期28卷 29-32页

作者：夏卫生张海鸥王桂兰杨云珍邹阳华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学数字制造与装备技术国家重点实验室武汉430074

采用CCD图像采集系统与图像处理技术提取等离子射流长度;以红外测温仪检测的单位时间内基体温度变化来衡量加热效应,研究不同熔射距离与射流长度条件下射流和粉末粒子流对基体的加热效应特点。结果表明,当熔射距离不大于射流长度时,基... 详细信息

采用CCD图像采集系统与图像处理技术提取等离子射流长度;以红外测温仪检测的单位时间内基体温度变化来衡量加热效应,研究不同熔射距离与射流长度条件下射流和粉末粒子流对基体的加热效应特点。结果表明,当熔射距离不大于射流长度时,基体温升主要来至于射流加热效应;随着熔射距离增大,射流对基体的加热效应迅速减弱;当熔射距离大于射流长度时,粒子流加热效应比较明显。提出射流长度可以作为合理选择熔射距离的特征评价指标,并通过不同熔射距离条件下熔射皮膜的截面尺寸以及形貌进行验证。

关键词：等离子熔射加热效应射流粒子流射流长度熔射距离