高压气体驱动壳体分离仿真研究

摘要

某高压容器利用切割索将容器壳体切割成数瓣,容器壳体在内部高压气体的作用下沿径向向外运动。通过地面试验发现壳体在分离过程中先后出现急剧加速和急剧减速现象,急剧加速过程是由内部高压气体驱动产生,而造成壳体急剧减速的原因未知。因此,有必要开展壳体分离运动减速研究,明确急剧减速现象形成的机理,对壳体分离设计具有重要意义。文章采用非结构动网格技术并通过求解耦合的流动控制方程和六自由度刚体运动方程对壳体分离运动进行数值模拟研究。结果表明,分离初始时刻壳体受容器内高压气体的作用急剧向外加速运动,高压气体通过壳体间缝隙向外泄压,同时由于壳体快速向外运动导致壳体内侧快速出现低于外侧环境压力的负压区,壳体受力方向发生改变,这是造成壳体急剧减速的主要原因。