强爆炸加载下球形颗粒床外部颗粒喷流的形成机制
流体动力学
2025-12-23 v1
摘要
我们报告了在强爆炸加载作用下球形颗粒床外部颗粒喷流形成的机制，揭示了其对颗粒尺寸的关键依赖。强爆炸加载下，外部颗粒喷流的形成主要由阻力耦合机制驱动。我们采用欧拉-拉格朗日仿真，有效单元数达 ，自适应网格上跟踪约 个颗粒，对小颗粒和大颗粒案例进行仿真。仅在小颗粒情况下观察到显著喷流，并伴随床层加速增厚。通过定义特征内外半径，量化了颗粒床厚度的演化，显示出初始的线性增长随后是非线性减缓。颗粒动力学分析表明，阻力在非线性阶段主导颗粒运动和喷流形成。颗粒床的初始角向非均匀性导致气体径向速度非均匀。通过阻力耦合，这一流动不对称性在小颗粒中产生径向速度差，从而促进显著喷流形成，而大颗粒则抵抗这种阻力诱导效应。更大的阻力诱导减缓作用导致小颗粒速度差增大，解释了加速的厚度增长。我们建立了一个特征半径模型，将线性阶段的 Gurney 模型与非线性阶段的阻力主导减缓模型相结合，结果在不同颗粒尺寸下均与数值结果良好吻合。
引用
@article{arxiv.2512.19241,
title = {Formation of external particle jets on a spherical particle bed subjected to strong explosive loading},
author = {Yifeng He and Junsheng Zeng and Baolin Tian and Yue Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.19241},
year = {2025}
}