БАЛЛИСТИКА ОСКОЛКОВ КУБИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

С.И. Герасимов Gerasimov; В.И. Ерофеев Erofeev; И.И. Каныгин Kanygin; В.А. Кикеев Kikeev; А.П. Фомкин Fomkin; Б.А. Яненко Yanenko; Р.В Герасимова Gerasimova

doi:10.32326/1814-9146-2018-80-3-368-379

С.И. Герасимов Gerasimov Саровский физико-технический институт НИЯУ МИФИ, Саров, Российская Федерация
В.И. Ерофеев Erofeev Институт проблем машиностроения РАН - филиал Федерального исследовательского центра «Институт прикладной физики Российской академии наук», Нижний Новгород, Российская Федерация
И.И. Каныгин Kanygin Саровский физико-технический институт НИЯУ МИФИ, Саров, Российская Федерация
В.А. Кикеев Kikeev Институт проблем машиностроения РАН - филиал Федерального исследовательского центра «Институт прикладной физики Российской академии наук», Нижний Новгород, Российская Федерация
А.П. Фомкин Fomkin Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация
Б.А. Яненко Yanenko Саровский физико-технический институт НИЯУ МИФИ, Саров, Российская Федерация
Р.В Герасимова Gerasimova Саровский физико-технический институт НИЯУ МИФИ, Саров, Российская Федерация

DOI: https://doi.org/10.32326/1814-9146-2018-80-3-368-379

Ключевые слова: сверхзвуковое обтекание, фрагмент кубической формы, метод численного решения, теневая фотография

Аннотация

Представлены результаты расчетного исследования сверхзвукового обтекания потоком воздуха фрагментов кубической формы. Фрагменты были различным образом ориентированы относительно направления набегающего потока. Рассматривались кубики с длиной ребра 8 мм. Скорость набегающего потока воздуха изменялась в пределах значений числа Маха от 2 до 10. Расчет процесса обтекания проводился с использованием инженерной программы SolidWorks путем численного решения полных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса. Для учета турбулентности использовалась k-e-модель. Для воздуха применялось уравнение состояния совершенного газа. Начальные значения плотности, температуры и давления соответствовали нормальным условиям. Расчет разбивался на несколько этапов, в конце каждого из которых проводился анализ полученного решения и основанное на этом анализе измельчение счетной сетки в зонах высокоградиентного распределения параметров потока. Полное число счетных ячеек в конкретном расчете, как правило, не превышало 2,5Ч106. Точность полученных результатов оценивалась по характеру сходимости решения на каждом из рассматриваемых этапов расчета. Для уменьшения расчетных областей использовались условия симметрии. В процессе расчета определялись такие аэродинамические характеристики моделей, как коэффициенты сопротивления, строились картины полей обтекания. Значение коэффициента сопротивления в зависимости от скорости играет важную роль в баллистике осколков. Для сравнения представлены результаты экспериментального исследования сверхзвукового обтекания потоком воздуха осколков кубической формы, различным образом ориентированных относительно направления набегающего потока, представлены результаты визуализации процесса сверхзвукового обтекания фрагментов кубической формы с использованием метода теневого фотографирования. Показан характер уноса за счет аэротермомеханического разрушения осколка при гиперзвуковых скоростях с помощью импульсной рентгенографии. Эксперименты проводились в аэробаллистическом тире с использованием ствольных метательных установок. Помимо постов теневого фотографирования применялись посты импульсного рентгенографирования. На представленной рентгенограмме показан характерный унос материала при сверхзвуковом обтекании испытываемого образца из стали.