第一章绪论
研究背景和意义
成型装药技术广泛地运用于弹药武器设计同工业生产,比如破甲弹设计,石油开采,线形切割等。现如今，工程问题的计算机数值计算方法的出现给理论和实验间的相结合起到了纽带的作用。计算机数值仿真能为纯理论给予实际的验证，同时也能提供一个了解物理本质、解释物理现象和发现新现象的方法。目前，所流行的数值计算方法依照是否依赖有限兀网格为基础，主要分为两大类，一种是有网格方法，例如:有限差分方法，有限单兀法(FEM)等;另一种就是无网格法，例如:粒子法等。有网格方法已在工程科学的各个领域得到了广泛的应用，例如:计算流体力学，计算固体力学等，并在这些方面取得了相当大的成功。
尽管目前有网格方法已经在国防技术领域以及民用技术中取得了显著的成果，但并不代表它在各个方面都是无可挑剔的。有网格法在很多的工程应用上还存在问题，并目_在很大程度上这些问题限制了它在工程应用中的进一步发展。综合分析这些困难，有网格方法存在困难的根源是以网格为背景，因为用这种方法来解决问题的时候必须要尽量得到高质量的网格，而有些问题得到高质量的网格是很难做到的「0，例如:在自由面问题、不规则边界问题、移动接触面问题、大变形问题上都无法得到一个高质量的网格，这样就不能保证精度较高的结果。因此，需要采用其他的数值计算方法来取代有网格方法，这就是无网格方法，而无网格法中最为典型的方法就是基于核函数的光滑粒子流体动力学方法(简称SPH方法)。
SPH方法是一种粒子方法，核心思想是插值理论，类似于质点网格方法CPiC-Particle in Cell，但根本不同点在于SPH方法中计算空间导数时不需要任何网格，即通过一个称为“核函数”的积分核进行核函数估值近似，将流体力学方程或固体控制方程组转化为数值计算用的SPH方程组。在整个物理场中，物质被离散为若干有限个“粒子”，这些粒子身上负载着所有的物理场量，并能按照流体规律任意流动，这样就不需要考虑网格的缠绕和扭曲变形等问题，因此该算法应用限制较少，理论上可用于任何变形问题。
本课题通过对成型装药战一斗部基于SPH算法的仿真软件的开发和应用，为科研工作者提供了一条方便快捷的通道。避免了因网格引起的建模困难、计算过程易出错等难以解决的问题，并目_能得到模型每时每刻各个点的物理量，为更深入详细的研究提供了有力条件，同时该软件为大型通用软件使用不熟练的工程设计人员提供了快捷方便的途径。
2成型装药战斗部数值模拟的研究现状
成型装药战一斗部在国防建设中具有重要的地位，是当代战争必不可少的军事装备，主要包括聚能射流((Shaped Charge Jet SC)战一斗部、爆炸成型弹丸(Explosively FormedProjectile EFP)战一斗部及杆式侵彻体(Jetting Projectile Charge)二大类。它们都具有成型复杂、初速大、高动态等特点。较其他常规战一斗部，虽然在应用方面较为突出，但同时在设计制造方面也更为困难。
3.2.1 函数及其导数的积分........ 26-28
3.2.3 粒子近似法........ 28-29
3.3 射流形成过程 SPH 相关问题........ 29-39
3.3.1 核函数的构造........29-31
3.3.2 相互作用粒子对........ 31-33
3.3.3 其它重要问题及........33-39
第四章 基于 SPH 算法的成型装药........ 39-58
4.1 程序设计思想........ 39
4.2 自编制 SPH 程序结构 ........39-42
4.3 自编制 SPH 程序主要模块........ 42-51
4.3.1 前后处理接口模块........42-44
4.3.2 初始化参数模块........ 44
4.3.3 核函数计算模块........ 44-45
4.3.4 粒子对搜索模块........45-46
4.3.5 光滑长度更新模块........ 46-47
4.3.6 人工粘度模块........ 47-48
4.3.7 内力计算模块........ 48
4.3.8 时间积分模块........ 48-50
4.3.9 其他模块设计 50-51
4.4 自编制 SPH 程序界面设........ 51-53
4.5 自编制 SPH 程序评估算........ 53-58
4.5.1 二维腔内剪切流 SPH 计算........ 53-55
4.5.2 二维腔内剪切流有限元........ 55-57
4.5.3 自编制 SPH 程序评估........ 57-58
第五章 成型装药战斗部射流形成数值........ 58-67
5.1 成型装药战斗部 SPH 模型的........ 58-59
5.2 自编制 SPH 程序射流形成计算........ 59-62
总结
由于传统FEM对于有限元网格模型的依赖，以及其在爆炸等大变形问题的数值模拟过程中存在不稳定性及计算结果的不完整性，为国防军工领域以成型装药战斗部为代表的科研及产品试验过程带来了困扰。本课题在充分研究SPH理论的基础上，编制了针对成型装药战斗部射流形成过程的数值仿真程序。该程序为一个主求解程序，并不包括前后处理部分，在计算过程中，SPH计算程序不需要进行计算模型的网格划分，日_很大程度避免了计算中断情况的发生，计算精度也较为理想。在程序编制的整个过程中，本课题围绕相关问题主要进行了以下研究。
首先，本课题在前期对SPH的基本理论及射流形成的原理做了深入的研究。在基本理论的指导下，针对本课题的具体问题做了前期的准备工作，比如在SPH算法中，对粒子搜索力一法、边界处理力一法及光滑长度的更新力一法都进行了算法研究及公式推导;在射流形成力一面，对本课题中涉及到的炸药及药型罩Navier-Stokes参考
文献
[1]挥寿榕等.爆炸力学[M].国防工业出版社，2005:171-218
[2]逢明华.基于光滑粒子动力学法的结构冲击破坏数值分析研究.新疆大学硕士论 文.2006:10-11
[3] L. B. Lucy. A numerical app roach to the testing of fusion process [J].As- tronomica. 188. 1977:1013一1024
[4] 贝新源.三维SPH程序及其在斜高速碰撞问题中的应用[J].计算物理.14(2). 1997:155一164
[5] 汤文辉.光滑粒子动力学力一法[J].高压物理学报.15(增刊).1999:282-285
[6] 毛益明.高速碰撞问题的SPH力一法模拟.解放军理工大学.4 (5) . 2003 : 84-87
[7] 张刚明.高速碰撞数值计算中的光滑粒法.中国科学技术大学.20 (5) . 2003: 448-454
[8] 张锁春.光滑质点流体动力学力一法.中国科学院应用数学研究所.13 (4) . 1996 385-397
[9] 宋顺才等.弹丸侵彻混凝上的SPH算法[J]爆炸与冲击.23 (1) . 2003: 56-60
[10] 宗智等.模拟二维水下爆炸问题的光滑粒子(SPH一法[J].水动力学研究与进展CA辑).22(1).2007:61-67一程组的SPH公式进行了研究和推导，同时还选取了两者的状态力一程。