Математическое моделирование поведения композитной кумулятивной струи с инертными и реакционноспособными составляющими

Исследованы процессы, сопутствующие свободному полету кумулятивной струи, формируемой из композитной облицовки кумулятивного заряда. Выполнено математическое моделирование процесса с позиции механики сплошных сред с использованием численных методов решения соответствующих уравнений. Кумулятивная струя моделировалась в квазидвумерном нестационарном приближении как высокоградиентный цилиндрический сжимаемый упругопластический или жидкий стержень. Материал струи рассмотрен как односкоростная трехфазная среда. Сжимаемость каждой фазы описана присущей ей баротропной зависимостью давления от плотности. Результирующее давление в многофазной смеси частиц кумулятивной струи, рассматриваемой как композиционный материал, определено на основе условия аддитивности объемов. При оценке состава струи начальные концентрации компонент определены с использованием программного комплекса термодинамического моделирования химически реагирующих систем. Для нахождения численного решения задачи растяжения многофазной (композитной) струи применен конечно-разностный метод на основе схемы Неймана --- Рихтмайера. Численный анализ исследуемого процесса проведен на примере лабораторного кумулятивного заряда. Выявлены характерные особенности и возможные варианты поведения струи в зависимости от наличия составляющих композитной облицовки (матричной, инертной и реакционноспособной добавок) и их свойств. Дана оценка изменению проникающей способности струи по сравнению с опорным вариантом кумулятивной облицовки из однородного однофазного монолитного материала

Литература

[1] Быков Ю.А., Воркина Т.Е. Порошковые композиционные материалы для беспестовых облицовок кумулятивных зарядов перфораторов. Металловедение и термическая обработка металлов, 1994, № 6, с. 27--29.

[2] Быков Ю.А., Воркина Т.Е. Разработка материалов для беспестовых порошковых облицовок кумулятивных зарядов перфораторов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 1994, № 1, с. 25--31.

[3] Быков Ю.А., Воркина Т.Е. Влияние параметров порошков и порошковых облицовок на их рабочие характеристики. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 1994, № 3, с. 23--27.

[4] Glenn L.A., Chase J.B., Barker J., et al. Experiments in support of pressure enhanced penetration with shaped charge perforators. 18th Int. Symp. Ballistics. Lawrence Livermore National Laboratory, 1999.

[5] Бабкин А.В., Ладов С.В., Федоров С.В. Особенности поведения в свободном полете кумулятивных струй из композитных порошковых облицовок. Оборонная техника, 2007, № 3--4, с. 38--53.

[6] Бабкин А.В., Ладов С.В., Маринин В.М. и др. Влияние сжимаемости и прочности материала кумулятивных струй на особенности их инерционного растяжения в свободном полете. ПМТФ, 1997, т. 38, № 2, с. 10--18.

[7] Круцкевич М.А., Бабкин А.В. Градиентное растяжение кумулятивной струи из композитного материала. Сб. докл. VIII всерос. конф. молод. учен. и спец. "Будущее машиностроения России". М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015, с. 818--821.

[8] Бабкин А.В., Ладов С.В., Маринин В.М. и др. Особенности инерционного растяжения кумулятивных струй в свободном полете. ПМТФ, 1997, т. 38, № 2, с. 3--9.

[9] Орленко Л.П., ред. Физика взрыва. Т. 1, 2. М., Физматлит, 2004.

[10] Белов Г.В., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование химически реагирующих систем. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013.

[11] Селиванов В.В., Колпаков В.И., Клименко А.В. Высокоскоростное взаимодействие фторопластосодержащих ударников с преградами из титанового и алюминиевого сплавов. Химическая физика, 2008, т. 27, № 2, с. 66--74.