一种射孔弹性能参数的欧拉获取方法技术

本发明专利技术涉及一种射孔弹性能参数的获取方法，包括以下步骤：建立射孔弹计算几何模型；收集确定步骤1所建立的模型中的相关参数；根据步骤1建立的射孔弹模型确定计算域的大小，并采用正交的六面体网格来离散计算域，网格步长由药型罩壁厚确定；步骤4：将所得计算域沿三个坐标方向进行分区，得到的子区域数目与参与并行计算的计算机集群节点数相对应；获取所确定的各网格的物理量；进行时间步内的计算，连续输出聚能装药性能参数，再现射流的形成过程，以精确得到射流长度及直径大小。该方法模拟结果与实验值吻合良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种射孔弹性能参数的欧拉获取方法，属于石油测井

技术介绍
随着石油勘探的不断深入，地层及井况条件越来越复杂，对射孔弹的性能要求越来越高，因此获取射孔弹一些重要参数显得十分重要。石油射孔弹属于聚能装药的一种，是靠形成的高速射流来完成射孔。射孔弹的结构包括壳体、药型罩及炸药，作用过程一般经历炸药爆轰、药型罩压垮、射流形成及压垮等过程。由于射流形成过程在高温、高压及高速的情况下几十微秒内完成，所能获得的实验观测数据极为有限，并且实验周期长，成本高。随着计算机技术的发展，可以用计算机对射孔弹的作用过程进行数值模拟，动态地再现其形成过程，以获取射孔弹的一些重要参数。射孔弹作用过程的数学模型，包括基本的守恒方程组、应力应变关系及状态方程。①守恒方程组：忽略外力、外源及热传导，聚能射流形成问题的流体弹塑性动力学模型，可用如下偏微分方程组表示：质量守恒方程：∂ρ∂t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射孔弹性能参数的欧拉获取方法，该方法包括以下
步骤：
步骤1：建立射孔弹计算几何模型；
步骤2：收集确定步骤1所建立的模型中的相关参数；
步骤3：根据步骤1建立的射孔弹模型确定计算域的大小，
其大小为射孔弹模型尺寸的4倍以上，并采用正交的六面体网格
来离散计算域，网格步长由药型罩壁厚确定，最大为药型罩壁
厚的1/5，；
步骤4：将步骤3所得到的计算域沿三个坐标方向进行分区，
得到的子区域数目与参与并行计算的计算机集群节点数相对
应；
步骤5：获取步骤3所确定的各网格的物理量；
步骤6：进行时间步内的计算，连续输出聚能装药性能参数，
例如射流头部速度、射流长度及直径等，采用可视化技术，再
现射流的形成过程，以精确得到射孔弹侵彻深度及孔径大小。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1中，建立射
孔弹计算几何模型后，得到壳体及炸药的尺寸、以及药型罩的
锥角和厚度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤2中，所
述参数包括炸药、药型罩及空气的密度、初始比内能、状态方
程参数，壳体及药型罩的屈服极限参数。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在步骤3
中，计算域的大小为射孔弹模型尺寸的4-5倍，网格步长为药型
罩壁厚的1/10～1/5，优选1/6～1/8。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在步骤5
中，获取各网格的物理量通过采用算子分裂法求解偏微分守恒
方程组来实现：
将质量、动量、能量守恒方程统一写成如下形式：
∂φ∂t+u·▿φ=H---(14)]]>式中，φ代表物理量，如密度(ρ)、能量(e)或速度(u)，
表示物理量φ在网格上的变化率；为对流项，即物理量φ在
单位空间网格边界上的通量；等式右边H为源项。
物理效应意义上的算子分裂法将方程(12)分裂成如下两个
方程，同时在数值计算时也分成相应的两步完成：
∂φ∂t=H---(15)]]>∂φ∂t+u·▿φ=0---(16)]]>6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤5包括以下子步
骤：
子步骤5.1：并行求解方程(15)，即Lagrange步或压力效应
步，不考虑对流项的影响，只考虑源项H(压力和偏应力的
梯度效应)的作用，得到网格各物理量φ的中间值；
子步骤5.2：在子步骤5.1更新中间物理量后，考虑方程(16)
中对流项的影响，即Euler步或输运步，通过计算质量、动
量、能量在网格间的输运，对物理量φ在网格上进行重新分配；
子步骤5.3：在子步骤5.2确定数据相关性及子区域关联性
后，并行实现网格的输运。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在子步骤5.1中，对
方程(15)离散，时间采用向前差分，空间采用一阶中心差分，
此过程不产生数据相关性，各个网格并行独立求解，得到其中
物理量...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁建国，马天宝，王成，宋卫东，任会兰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：