正交设计及仿真结果的分析介绍

异型孔锥罩聚能装药中药型罩、装药及壳体的结构都会对射流成形特性产生显著的影响，异型孔锥药型罩结构包括壁厚、锥角、锥顶头部长度及头部孔径，装药包括装药类型及长径比，壳体包括材料、厚度，根据常规聚能装药设计的经验值，装药类型选高爆速的8701 炸药，壳体材料选1006 钢、厚度选3 mm 厚就足够了，但是其他因素的选取就得依靠大量的数值模拟及试验，为了减少试验次数，节约试验经费，工程上通常先用正交优化设计方法对聚能装药进行结构优化。

正交试验设计是利用正交表来分析多因素试验的一种设计方法，它是在试验因素的全部水平组合中挑选部分有代表性的水平组合进行试验，通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情况，找出最优的水平组合［9］。根据常规试验设计方法，对于表3 中的4 水平5 因子，则需要计算45＝1 024 次试验，试验规模大，需要耗费大量时间，而且很难确定各因子对于射流成形的影响。为了减少试验次数，本文利用正交设计方法，用数值模拟的方法计算如表4 的16 种方案，即可寻求最优水平组合的异型孔锥药型罩结构参数。正交试验方案设计及数值模拟仿真结果如表4 所示，其中Vj表示射流头部速度，l 表示撞靶前射流有效长度（定义其为射流速度大于2 000 m／s 的射流长度），不同工况下在2 倍炸高处射流形态如图3 所示。

表3　正交设计因素与水平表(www.xing528.com)

表4　正交表设计及仿真结果

图3　不同工况下2 倍炸高时射流形态对比