水射流冲击不规则靶体：ALE算法揭示压力特性

"基于ALE算法的水射流冲击不规则靶体冲击压力特征" 本文主要探讨了水射流冲击不规则靶体时的压力特性，特别是基于Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE)算法的数值模拟研究。ALE算法是一种用于处理流体与结构相互作用问题的数值方法，它能够有效地模拟流体与固体之间的动态交互，对于理解和优化水射流破碎物料的效果具有重要意义。 在水射流技术中，冲击压力是评估其破碎能力的关键力学指标。然而，不同形状的靶体会显著影响水射流的冲击效果。作者通过ALE算法进行了四类靶体（凸面、斜面、平面和凹面）的模拟，揭示了以下重要特征： 1. 水射流冲击斜面和平面时，冲击压力会经历两个明显的阶段：水锤压力阶段和滞止压力阶段。而冲击凹面时，冲击压力呈现双峰值特征；冲击凸面则展现出更复杂的多峰值模式。这些差异表明靶体形状对压力分布和变化有显著影响。 2. 射流速度与水锤压力峰值之间存在二次方关系，即射流速度增加，水锤压力峰值也相应地显著增加。同时，水锤压力的持续时间与射流速度呈指数关系，意味着速度增加会导致压力作用时间缩短。 3. 在保持射流速度不变的情况下，靶体形状对水锤压力的影响显著。凹面靶体受到的水锤压力峰值最大且持续时间最长，而凸面靶体承受的水锤压力最小，持续时间最短。斜面和平面靶体则介于两者之间，显示出不同的压力响应特性。 这些发现对于优化水射流破碎工艺，如矿石破碎、材料切割等，提供了重要的理论依据。通过调整射流速度和靶体形状，可以更有效地控制水射流的能量转换，从而提高破碎效率或减少不必要的能量消耗。此外，这些研究结果也有助于改进水射流设备的设计，提升其在工业应用中的性能和安全性。 关键词：水射流；靶体形状；冲击压力；数值模拟；ALE算法 中图分类号：TB126 文献标志码：A 文章编号：1672－9102(2018)03－0008－08 该研究为水射流工程领域提供了新的理论支持，对于理解不同形状靶体与水射流相互作用的物理机制以及优化相关工艺具有重要参考价值。