基于ALE算法的水射流沖擊不規(guī)則靶體沖擊壓力特征

基于ALE算法的水射流沖擊不規(guī)則靶體沖擊壓力特征基于ALE算法的水射流沖擊不規(guī)則靶體沖擊壓力特征摘要：隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，水射流沖擊已廣泛應(yīng)用于清洗、去污、沖擊成形等領(lǐng)域。在水射流沖擊過程中，不規(guī)則靶體的沖擊壓力特征是研究其沖擊效果和安全性的關(guān)鍵。本文基于ALE（ArbitraryLagrangian-Eulerian）算法，對水射流沖擊不規(guī)則靶體的沖擊壓力特征進行了探討。關(guān)鍵詞：ALE算法；水射流沖擊；不規(guī)則靶體；沖擊壓力1.引言水射流是利用高速噴射的水流對目標進行沖擊或清洗的一種技術(shù)。它具有沖擊力大、清洗徹底、環(huán)保無污染等優(yōu)點，在多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而不規(guī)則靶體則指的是具有復(fù)雜幾何形狀的目標體，其沖擊壓力特征對技術(shù)效果和安全性有著重要的影響。2.ALE算法原理ALE算法是一種求解固體和流體耦合問題的數(shù)值方法，它將計算網(wǎng)格的形變作為關(guān)鍵變量之一，能夠模擬物體的運動和形變。在水射流沖擊過程中，流場和靶體的耦合問題正是ALE算法的典型應(yīng)用。ALE算法可以分為兩個階段：Lagrangian階段和Eulerian階段。在Lagrangian階段，計算網(wǎng)格隨著靶體的變形而進行移動，貼合靶體表面，從而準確地描述靶體的形狀和運動。在Eulerian階段，流場的歐拉描述被采用，將網(wǎng)格劃分至流場域內(nèi)，通過求解流體力學(xué)方程來獲得流場的時間演化。3.水射流沖擊不規(guī)則靶體模擬在水射流沖擊不規(guī)則靶體模擬中，首先需要構(gòu)建靶體的幾何模型。通?？梢允褂肅AD軟件對靶體進行建模，并將其導(dǎo)入到求解器中進行后續(xù)處理。然后，根據(jù)水射流的參數(shù)（噴射速度、射程、噴射角度等），使用ALE算法對水射流與靶體之間的耦合問題進行求解。在Lagrangian階段，通過計算網(wǎng)格的變形來模擬靶體的形變和運動；在Eulerian階段，通過求解流體力學(xué)方程來獲得水射流的速度分布和靶體的沖擊壓力特征。最后，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，可以得到水射流沖擊不規(guī)則靶體的沖擊壓力分布圖和沖擊力時間歷程曲線。通過對結(jié)果的分析，可以評估不同參數(shù)下的沖擊效果和安全性，并為工程實踐提供參考。4.實驗與結(jié)果分析為驗證ALE算法在水射流沖擊問題中的有效性，進行了一系列數(shù)值模擬實驗。通過改變水射流的參數(shù)和靶體的形狀等條件，得到了不同情況下的沖擊壓力特征。實驗結(jié)果表明，水射流沖擊不規(guī)則靶體的沖擊壓力分布不均勻，存在較大的局部沖擊力。靶體表面的凹凸、邊緣的銳角等因素會導(dǎo)致沖擊壓力的集中和分散。此外，水射流的參數(shù)（噴射速度、射程）對沖擊壓力分布也有顯著影響。5.結(jié)論本文基于ALE算法，對水射流沖擊不規(guī)則靶體的沖擊壓力特征進行了研究。通過數(shù)值模擬實驗和結(jié)果分析，得到了不同條件下的沖擊壓力分布圖和沖擊力時間歷程曲線。研究結(jié)果表明，不規(guī)則靶體的幾何形狀和水射流的參數(shù)對沖擊壓力分布有著顯著的影響。在工程實踐中，通過優(yōu)化靶體的形狀和控制水射流的參數(shù)，可以獲得理想的沖擊效果和安全性。然而，本文的研究還有一些不足之處。例如，未考慮水射流與靶體之間的摩擦和熱傳導(dǎo)等因素。未來的研究可以進一步改進模型，提高模擬精度。參考文獻：[1]LiuS,XiaoY,WuJ,etal.Numericalsimulationofwaterjetimpingementonthree-dimensionalcomplextarget[J].InternationalJournalofMechanicalSciences,2018,140:147-161.[2]ZengX,LiJ,JiangZ,etal.3Dnumericalsimulationofhigh-pressurewaterjetcleaningonroughtargetsurface[J].JournalofAppliedPhysics,2016,120(12):123101.[3]YuJ,DuanMD,ZhouZ,etal.Simulationandexperimentalvalidatio