Page 180 - 《爆炸与冲击》2026年第01期
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第 46 卷 伍俊英,等: 金属桥箔电爆炸驱动飞片过程流场瞬态观测与数值模拟 第 1 期
0.57 mm,600 ns 时,等离子体沿 y 方向的最大膨胀距离为 0.63 mm,780 ns 时,等离子体沿 y 方向的最大
膨胀距离为 0.75 mm,此后,等离子体沿 y 方向的最大膨胀距离维持在 0.8 mm 左右。
3 结 论
为弥补现有数值模拟缺乏金属桥箔电爆炸驱动飞片运动过程中流场行为描述的缺陷,采用流体动
力学计算的方法获得了桥箔电爆炸驱动飞片运动过程中的流场分布,弥补了现有数值模拟缺乏金属桥
箔电爆炸驱动飞片运动过程中流场行为描述的缺陷。通过数值模拟的方法获得流场的温度、压强等特
征参数分布的时空演化规律,进而对其点火与起爆性能进行研究,对于优化武器装备与系统点火系统的
结构、促进其小型化发展具有较高的理论与工程意义。研究结果表明:
(1) 计算与实验得到的流场密度分布具有较高的相似性,飞片运动距离和运动速度的最大相对误差
分别为 6.1% 与 8.1%,验证了计算模型与计算方法的准确性;
(2) 当起爆电压为 2 800 V、电容为 0.33 μF 时,电爆炸发生 516 ns 后,流场的压强最大值基本维持在
1×10 Pa 左右,流场温度从 516 ns 时刻的 9 950 K 逐渐降低到 2 310 ns 时的 3 100 K;
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(3) 流场等离子体相分布逐渐由扁平状发展为长条状,1 360 ns 左右时,飞片基本抵达冲击波波阵面,
此后飞片突破冲击波波阵面,导致流场的压强分布与温度分布前端突起。
参考文献:
[1] LEE R S, OSHER J E, CHAU H H, et al. 1 MJ electric gun facility at LLNL: UCRL-JC-108530 [R]. Livermore: Lawrence
Livermore National Laboratory, 1992.
[2] LOGAN J D, LEE R S. EBF1: a computer simulation of the preburst behavior of electrically heated exploding foils: UCRL-
52003 [R]. Livermore: Lawrence Livermore National Laboratory, 1976.
[3] MURPHY M J, ADRIAN R J. Particle response to shock waves in solids: dynamic witness plate/PIV method for detonations [J].
Experiments in Fluids, 2007, 43(2/3): 163–171. DOI: 10.1007/s00348-007-0254-x.
[4] WILLEY T M, CHAMPLEY K, HODGIN R, et al. X-ray imaging and 3D reconstruction of in-flight exploding foil initiator
flyers [J]. Journal of Applied Physics, 2016, 119(23): 235901. DOI: 10.1063/1.4953681.
[5] WANG Y, GUO F, WANG W J, et al. Improved exploding properties of Al/Cu multilayer initiators [J]. Propellants,
Explosives, Pyrotechnics, 2020, 45(11): 1698–1704. DOI: 10.1002/prep.202000047.
[6] HROUSIS C A, CHRISTENSEN J S. Progress in initiator modeling: LLNL-CONF-413208 [R]. Livermore: Lawrence
Livermore National Laboratory, 2009.
[7] SAXENA A K, KAUSHIK T C, GUPTA S C. Shock experiments and numerical simulations on low energy portable
electrically exploding foil accelerators [J]. Review of Scientific Instruments, 2010, 81(3): 033508. DOI: 10.1063/1.3327818.
[8] 程立. 某冲击片雷管作用过程数值仿真与可靠性评估研究 [D]. 北京: 北京理工大学, 2016. DOI: 10.26948/d.cnki.
gbjlu.2016.000340.
CHENG L. Study on reliability evaluation and action process numerical simulation of slapper detonator [D]. Beijing: Beijing
Institute of Technology, 2016. DOI: 10.26948/d.cnki.gbjlu.2016.000340.
[9] 钱石川, 甘强, 任志伟, 等. 桥箔电爆炸驱动飞片的数值模拟 [J]. 北京理工大学学报, 2017, 37(S2): 125–127,136.
QIAN S C, GAN Q, REN Z W, et al. Numerical simulation of flyer driven by electric explosion of bridge foil [J]. Transactions
of Beijing Institute of Technology, 2017, 37(S2): 125–127,136.
[10] XU C, LIU Z G. Numerical analysis on acceleration process and shock initiation of parylene C-Cu flyer in exploding foil
initiator [J]. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 2022, 47(5): e202100321. DOI: 10.1002/prep.202100321.
[11] 伍俊英, 殷宇, 郑富德, 等. 金属桥箔电爆炸驱动飞片过程数值模拟研究 [J]. 北京理工大学学报, 2024, 44(4): 336–347.
DOI: 10.15918/j.tbit1001-0645.2023.095.
WU J Y, YIN Y, ZHENG F D, et al. Numerical simulation of metal bridge foil electric explosion driving flyer [J].
Transactions of Beijing Institute of Technology, 2024, 44(4): 336–347. DOI: 10.15918/j.tbit1001-0645.2023.095.
[12] 殷宇. 金属桥箔电爆炸驱动飞片实验与数值模拟研究 [D]. 北京: 北京理工大学, 2023.
014101-11

