基于ALE方法淹没条件下水射流破土数值模拟与试验

来源：中国农机化学报杂志2020年第8期北京时间：

作者：蒋斌;王艾伦;王计划;

单位：中南大学轻合金研究院;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室;

摘要：针对目前水射流破土研究中缺少对非淹没与淹没条件下整体冲击、破坏过程差异分析的问题,采用ALE算法对水射流破土进行流固耦合数值计算建模并分析淹没条件及非淹没条件下冲坑演化差异。通过ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟与联合PFV软件的高速摄像机试验进行对比验证仿真模型的有效性,探究淹没条件及非淹没两种射流状态破土成坑过程差异及土体内部应力分布瞬时信息。研究结果表明:冲蚀体积相同时,淹没条件下射流对靶目标刺激更小;相同工况、淹没射流破土到达稳定坑形时,淹没射流冲坑深度为非淹没射流冲坑深度的33.8%,淹没射流冲坑径宽为非淹没射流径宽的71.4%。研究结果可为水射流破土冲挖现场应用提供参考依据。

关键词：ALE算法;射流破土;流固耦合;淹没条件;显式非线性动力分析;高速摄像

基金资助：湖南省重点研发计划项目(2018NK2062)