Page 127 - 《爆炸与冲击》2026年第5期

第 46 卷 位国旭，等： 钽合金EFP靶后破片的空间散布特性 第 5 期

2.3 网格敏感性分析
在进行正式数值模拟之前，针对 SPH 粒子
1 500 s=0.8 mm
尺寸（s）进行了网格敏感性分析。分别选取 0.8、 s=0.7 mm
1 400 s=0.6 mm
s=0.5 mm
0.7、0.6、0.5、0.4 以及 0.3 mm 等 6 种粒子尺寸进 s=0.4 mm
行计算，图 8 给出了不同粒子尺寸下 EFP 的速度 1 300 s=0.3 mm
时程曲线对比。结果表明，随着粒子尺寸的减 v/(m·s −1 ) 1 200
小，EFP 速度呈现出明显的收敛趋势。当粒子尺 1 100
寸减小至 0.4、0.3 mm 时，两者的速度曲线几乎 1 000
重 合 ， 但 0.3 mm 粒 子 尺 寸 下 的 计 算 耗 时 约 是 900

0.4 mm 时的 6 倍。综合考虑计算精度与效率， 0 20 40 60 80
最终确定 SPH 粒子尺寸为 0.4 mm。 t/µs
2.4 数值模拟结果试验验证 图 8 不同粒子尺寸下 EFP 速度时程曲线对比

2.4.1 靶后破片云形貌对比 Fig. 8 Comparison of EFP velocity-time curves
for different particle sizes
结合 EFP 着靶前的 X 射线照片调整了数值
模拟中 EFP 的攻角，攻角取值为 25°。试验得到的靶后破片云形貌如图 9(a) 所示，数值模拟得到的同一
时刻的靶后破片云形貌如图 9(b) 所示。
试验与数值模拟得到的相同时刻靶后破片云的长轴、短轴以及破片云轴向膨胀速度如表 4 所示。

表 4 靶后破片云形貌特征尺寸数值模拟与试验对比
Table 4 Comparison of numerical simulation and
b experimental results of the morphological feature sizes
of the behind-armor debris clouds
方法 长轴a/mm 短轴b/mm a/b 轴向膨胀速度/(m·s )
−1
a
(a) Experiment (b) Simulation 试验 111.4 72.2 1.54 1 123
数值模拟 115.4 77.0 1.50 1 060
图 9 靶后破片云形貌对比
相对误差/% 3.59 6.65 −2.60 −5.61
Fig. 9 Comparison of the morphology of
behind-armor debris clouds

通过对比可以发现，数值模拟得到的靶后破片云整体形貌特征与试验结果十分吻合，最大相对误差
均不超过±10%，此外，大质量破片的空间分布位置与试验结果基本保持一致，初步验证了数值模拟结果
的准确性，后续需结合验证靶进一步分析靶后破片的散布情况。
2.4.2 验证靶穿孔对比
由于靶后破片的实际作用距离较短（＜1 m），因此不考虑靶后破片飞行过程中的速度衰减。通过输
出数值模拟得到的靶后破片的坐标、速度、质量等信息，并假定在主靶板后方存在虚拟验证靶，靶后破
片沿着各自的速度方向飞散，靶后破片与虚拟验证靶的交点坐标即为破片在验证靶上的位置。采用

THOR 方程，以靶后破片能够穿透 1 mm 厚铝靶作为毁伤评价标准对靶后破片进行筛选，数值模拟得到
的破片在虚拟验证靶上的分布情况与试验结果的对比情况如图 10 所示。
靶后破片的空间散布情况与试验结果基本保持一致，破片主要集中在中心穿孔附近，验证靶外围存
在少量破片。采用式 (1) 计算得到的靶后破片平均最大飞散角的试验值为 22.24°，数值模拟结果为
23.39°，二者相对误差不超过 10%。从靶后破片云形貌、靶后破片在验证靶上的散布来看，数值模拟结果
与试验结果十分接近，验证了数值模拟方法的准确性。

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