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空间碎片超高速碰撞数值模拟的SPH方法

闫晓军 张玉珠 聂景旭

闫晓军, 张玉珠, 聂景旭等 . 空间碎片超高速碰撞数值模拟的SPH方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2005, 31(03): 351-354.
引用本文: 闫晓军, 张玉珠, 聂景旭等 . 空间碎片超高速碰撞数值模拟的SPH方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2005, 31(03): 351-354.
Yan Xiaojun, Zhang Yuzhu, Nie Jingxuet al. Numerical simulation of space debris hypervelocity impact using SPH method[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2005, 31(03): 351-354. (in Chinese)
Citation: Yan Xiaojun, Zhang Yuzhu, Nie Jingxuet al. Numerical simulation of space debris hypervelocity impact using SPH method[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2005, 31(03): 351-354. (in Chinese)

空间碎片超高速碰撞数值模拟的SPH方法

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50205002);航空科学基金资助项目(02C51031)
详细信息
    作者简介:

    闫晓军(1973-),男,山西永济人,副教授, yanxiaojun@buaa.edu.cn.

  • 中图分类号: V 415

Numerical simulation of space debris hypervelocity impact using SPH method

  • 摘要: 利用光滑质点动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法对Whipple防护结构在空间碎片超高速碰撞下的物理过程进行了数值模拟.在数值模拟中,为了充分发挥SPH方法和有限元方法FEM(Finite Element Method)的优点,利用有限元单元和SPH节点混合建模,将有限元单元和SPH节点(SPH nodes)通过定义接触条件相结合,在大变形和飞溅区域采用SPH节点建模,而小变形区域则采用有限元单元建模,从而大大节省求解时间,提高计算效率.计算结果表明,弹丸在穿透前板后,形成二次碎片,碎片云经膨胀和拉长,对后板造成轻微的损伤,这和文献的相关试验数据是符合的.利用SPH方法对空间碎片的超高速碰撞过程进行数值模拟,不仅很好地预测了Whipple防护结构的破坏情况,而且对整个碰撞过程,包括碎片云的形成、膨胀和拉长过程都有形象的描述,符合超高速碰撞的试验测试结果.

     

  • [1] Haug E, Groenenboom P, Kamoulakos A, et al. Application of SPH techniques in the PAM-SCL code family. In:PUCA’97. ESI Group, 1997 [2] Moreno Faraud, Roberto Destefanis, David Palmieri, et al. SPH simulation of debris impacts using two different computer codes [J] Int J of Impact Engineering, 1999,23:249~260 [3] Katayama M, Toda S, Kibe. Numerical simulation of space debris impacts on the Whipple shield [J] Acta Astronautica, 1997, 40(12):859~869 [4] 闫晓军.超高速碰撞、复合冲蚀、盘/叶耦合振动的数值模拟与分析. 北京:北京航空航天大学能源与动力工程学院博士后研究报告,2002 Yan Xiaojun. Numerical simulation about hypervelocity impact, synthetic erosion and blade-disk coupled vibration. Beijing:School of Jet Propulsion, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2002 (in Chinese) [5] 闫晓军,张玉珠,聂景旭. 超高速碰撞下Whipple防护结构的数值模拟[J] 宇航学报,2002,23(5):81~84 Yan Xiaojun, Zhang Yuzhu, Nie Jingxu. Numerical simulation of the Whipple shield under hypervelocity impact [J] Journal of Astronautics, 2002,23(5):81~84 (in Chinese)
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出版历程
  • 收稿日期:  2003-09-27
  • 网络出版日期:  2005-03-31

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