基于PSO-CNN-XGBoost水下柱形装药峰值超压预测

为探索水下柱形装药结构、爆距等参数与水下柱形装药峰值超压的关系,将装药样本数据视为二维数据,建立粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法、一维卷积神经网络(1D Convolutional Neural Network,1DCNN)和极端梯度提升(Extreme Gradient Boosting,XGBoost)的水下柱形装药峰值超压融合预测算法。采用相关性分析与数据可视化方法,分析装药结构参数、爆距与峰值超压之间的关联关系。设计1DCNN深度网络挖掘不同长径比、爆距等参数与峰值超压之间的纵向时序关系。运用XGBoost算法寻找装药结构参数、爆距与峰值超压之间的横向非线性关系,提升小样本数据的预测精度。使用PSO算法优化1DCNN和XGBoost的超参数,获得最优算法结构。研究结果表明,在包含10种智能算法的对比实验中,PSO-CNN-XGBoost水下柱形装药峰值超压预测算法在精度、稳定性、拟合程度上均高于其他模型。

基于DACO-BP的水下聚能装药峰值超压预测

为提高水下聚能装药爆炸冲击波参数预测的准确性和稳定性,基于AUTODYN数值仿真软件获取的装药爆炸仿真数据,提出了动态自适应蚁群算法(dynamic adaptive ant colony algorithm,DACO)优化BP(back propagation)神经网络(DACO-BP)的水下聚能装药峰值超压预测模型。采用梅森旋转算法(mersennetwister,MT)对数据进行随机排序,提升模型对不同数据分布的泛化能力。设计信息素纯增长策略和挥发系数双曲线动态自适应调整策略,改善蚁群算法的全局寻优能力和收敛速度。将DACO算法获得的全局最优解映射到BP神经网络的权值和阈值,提高BP神经网络预测的精度和稳定性能。实验结果表明,动态自适应蚁群优化BP神经网络的水下聚能装药峰值超压预测模型具有良好的有效性、稳定性和可信性。

不同阻塞比下甲烷泄爆峰值超压变化规律试验研究

为探究天然气泄爆过程内部压力变化规律,利用10 L有机玻璃管道试验装置进行了系列甲烷-空气预混气体爆炸试验,以此为基础分析了管道末端阻塞以及中部阻塞两种工况下甲烷-空气预混气体泄爆时管内峰值超压、峰值超压持续时间、Helmholtz振荡升压速率随泄爆面积的变化关系。试验结果表明:末端阻塞工况下前峰和后峰峰值超压均随着泄爆面积的减小而升高,而中部阻塞工况下位于爆炸腔体外传播管道内部后峰峰值超压随着泄爆面积的减小而不断降低;峰值超压持续时间方面,前峰超压持续时间与泄爆面积关系不大,后峰超压持续时间受泄爆面积影响明显;中部阻塞及末端阻塞两种工况下爆炸升压速率变化情况不具有一致性,中部阻塞时爆炸升压速率随阻塞率先增大后减小,60%阻塞率时出现极大值。末端阻塞时爆炸升压速率随阻塞率先减小后增大,60%阻塞率时出现极小值。

条形药包冲击波峰值超压工程计算模型

将条形药包分为起爆端、过渡区、中部和非起爆端几个部分 ,根据等效和相似律原理 ,结合条形药包冲击波压力场特性 ,对这几部分爆炸产生的冲击波的衰减特性进行了研究。对照实验结果 ,并引入修正系数 ,得到了各部分简化计算模型 ,可以推广应用到水中条形药包爆炸。本文提出的简化模型 ,可为实际工程中条形药包水中爆炸冲击波峰值超压的计算提供参考。

巷道瓦斯爆炸冲击波峰值超压规律的研究

本文叙述了巷道瓦斯爆炸的模型，运用相似理论，建立了峰值超压的数学许公式。并用Ｃ语言编制了计算程序，模拟峰值超压衰减规律，给出了运行实例。

带障碍物圆管内煤气爆燃峰值超压和火焰传播速度研究

带障碍物圆管内爆燃的沿程峰值超压和火焰传播速度值是关系到安全生产的重要数据.本文在一氧化碳爆燃实验的基础上,提出了多级分区模型来计算沿程峰值超压,模型将带障碍物管看成由障碍物隔开的首尾相接的一系列的泄爆腔体.基于数据分析,得到了利用一氧化碳氧化反应当量比、膨胀比、开口面积比等已知参数来计算沿程峰值超压的经验公式,研究发现沿程峰值超压与爆燃过程中的气流湍流因子具有近似线性关系,提出了火焰传播速度的经验公式.

开放空间高压氢气射流中点火爆炸的实验研究

采用高速相机和压力传感器,对开放空间中稳态射流氢气点火爆炸初期的火焰行为和超压变化规律进行了实验研究。结果表明:在点火爆炸初期,火焰在点火电极处以球形向外扩散;爆炸后4~6 ms,火焰前锋达到最大位移,之后逐渐熄灭,最后形成射流火焰。火焰前锋位移主要受喷嘴直径影响,并随喷嘴直径的增大而增大。火焰宽度的变化规律与火焰前锋位移基本相似。整个爆炸过程仅出现1个超压峰值,正压维持时间约为1 ms。在同一点火距离处,峰值超压随氢气流量的增加而增大。在相同氢气流量下,峰值超压随点火距离的增大而减小。最大峰值超压与氢气流量成正比,与点火距离成反比。

空气中TNT爆炸冲击波超压峰值的预测及数值模拟

通过对空气中TNT爆炸冲击波超压峰值的已有研究成果进行比较分析,发现不同学者对其预测结果存在一定差别,并据此拟合总结出能较好地描述冲击波超压峰值与比例距离关系的表达式。同时用LS-DYNA动力有限元软件模拟了2种不同装药量条件下空气中TNT炸药爆炸产生的冲击波的传播,模拟所得的超压峰值小于经验公式的结果,装药量大的模拟结果更接近经验公式预测值。有必要对爆炸冲击波的参数和经验公式进行进一步的研究。

冲击波超压峰值的数值计算

为提高冲击波超压峰值的数值计算精度,该文根据二阶Roe格式,模拟了3种不同粗细网格条件下的点爆炸流场。基于高精度的数值计算格式,利用冲击波的发展规律求得波阵面速度,再由兰金-雨贡纽方程计算得到超压峰值。并与数值模拟的直接超压峰值进行了对照讨论。结果表明随着网格加密,数值直接超压峰值不断逼近采用冲击波传播速度获得的超压峰值,而后者几乎不变。

深水爆炸二次压力波超压峰值的工程模型

研究水下爆炸深度对二次压力波传播的影响和深水爆炸二次压力波超压峰值的定量计算方法,具有重要的工程应用价值。基于AUTODYN软件建立球形TNT装药深水爆炸的数值仿真模型,利用模拟深水爆炸罐试验数据进行了模型校验,计算与试验结果的吻合度和一致性良好。在此基础上,进行30 g球形TNT装药在5~8000 m水深范围内爆炸共18个工况的计算,每个工况提取5个爆距的二次压力波超压峰值,共得到90个仿真数据结果。仿真数据与分析结果表明:深水爆炸二次压力波超压峰值符合爆炸相似律;深水爆炸二次压力波超压峰值随水深的增加单调连续增大,增大比率随水深的增加不断减小。通过进一步数据分析与处理,得到基于爆炸相似律结合水深修正的计算深水爆炸二次压力波超压峰值的工程模型,该模型具有重要的工程实用性和通用扩展性。

基于能量密度因子法的复杂环境下爆炸冲击波超压峰值解析计算

为了快速计算复杂环境条件下的爆炸冲击波超压峰值,利用量纲分析(dimensional analysis,DA)方法推导得到了空中爆炸自由场冲击波超压峰值定性关系式,借助Taylor展开得到了多项式形式的函数表达式。对上述函数关系式的物理意义进行分析,通过能量密度因子(energy concentration factor,ECF)的概念,将空中爆炸自由场冲击波超压峰值计算公式推广到工程上常见的复杂几何环境。利用函数关系式证明了工程中广泛使用的多种估算自由场冲击波超压峰值的经验公式在物理和数学上的合理性,由能量密度因子法得到了包括地面爆炸、两端无限长坑道内爆炸、一端封闭一端开放长坑道内爆炸、十字坑道内爆炸、四周开放的双层建筑间爆炸和长直街道中爆炸等的超压计算解析公式。最后,将解析公式计算结果与实验和数值模拟结果进行了比较分析。结果表明:解析公式与实验和数值结果符合得非常好。

综合管廊燃气爆炸超压及温度变化规律数值模拟

为了研究综合管廊燃气舱燃气爆炸后超压及温度的变化规律,采用数值模拟的方法,建立燃气舱模型,分析了超压及温度的时空演化规律和不同燃气浓度对超压和温度的影响。结果表明,随着时间的增加,超压呈现上下反复波动的趋势,温度先增加再减小后保持稳定;随着传播距离的增加,超压峰值先增大后减小再增大,温度峰值先增大后减小,然后保持相对稳定。火焰传播距离约为预混气体积聚长度的2.5倍。随着燃气浓度的增加,超压峰值先增加后减小;浓度越高,温度峰值下降越慢,火焰传播距离越远。研究结果可为评估燃气入廊风险、完善燃气舱的安全设计理念,提高综合管廊燃气舱安全防护的科学性和合理性提供参考。

某型炸药的冲击波超压峰值计算公式参数的修正

结合某型炸药的试验数据,拟合修正了未带壳柱炸药的冲击波超压峰值（在普通土壤地面附近爆炸）的计算公式参数,并将拟合公式与常用计算公式结果进行对比,探讨了公式的适用性。

空气中爆炸冲击波超压峰值的预测

选用TNT炸药,利用ANSYS仿真软件模拟和神经网络技术预测空气中不同距离爆炸冲击波超压峰值,揭示其衰减变化规律,并与经验公式计算结果相互比对误差,发现仿真模拟和神经网络的结论值与实验测量值更加接近。

非对称云雾爆炸超压场数值模拟

针对非对称云雾爆炸超压场的分布特性问题,利用LS-DYNA程序对非对称云雾爆炸超压过程进行数值模拟。将数值模拟超压值与空投试验超压结果进行对比,得到了0°、90°和180°共3个方向的峰值超压随距离的变化规律以及不同云雾倾角对超压场分布的影响。研究结果表明:非对称云雾与地面存在一定的倾斜角度,在起爆后地面冲击波轨迹呈现倾斜的椭球形,且各个方向上的超压衰减特性不同,在0°方向冲击波峰值超压较大,且衰减速率最大,在180°方向冲击波峰值超压较低,且衰减速率较小;当云雾倾角由0°增加到8.27°时,传播距离在13~30 m范围内的0°方向上,峰值超压平均提高了7%,在90°方向上,超压值基本无变化,而在180°方向上,峰值超压平均降低了8%,因此增加云雾倾角使得峰值超压强度降低。

DNAN基炸药空中爆炸冲击波超压相似率研究

为了研究DNAN基炸药爆炸产生的冲击波在空气中的传播规律和预测不同距离的超压峰值,开展了不同量级DNAN基炸药静爆试验,获得了峰值超压、正压作用时间和正压冲量等冲击波参数;并且模拟研究了不同量级DNAN基炸药爆炸的冲击波传播过程,揭示其能量衰减规律,并将数值模拟结果和试验数据进行对比分析。结果表明:数值模拟结果与试验数据误差在10%以内,证明了计算模型和参数的合理性,建立的模型可应用于战斗部爆炸威力评估和理论计算。

TNT装药爆轰的远场超压数值模拟研究

装药在空气中爆炸对目标的毁伤因素主要为峰值超压和比冲量,大当量的TNT装药在远场对目标毁伤的主要因素为峰值超压。利用AUTODYN-2D软件对1000 kgTNT装药在空气中爆炸的情况进行有一定地面爆高高度二维数值模拟,结果表明:在一定爆高高度的情况下较触地爆炸,近场(水平距离S<10 m)时峰值超压在随着h的增大而减小;远场(S>30 m)冲击波峰值到达时间较晚,在炸高与水平距离之比h/S=0.1时峰值超压达到最大值。研究结果对于冲击波峰值超压在远场的预测以及对目标的毁伤效果评估具有一定的参考价值。

负压条件下球形爆炸容器内乳化炸药冲击波参数研究

为了探究负压条件下乳化炸药冲击波参数,在4m直径可调真空度球形爆炸容器内,开展不同负压和不同药量条件下的乳化炸药内爆实验,获得冲击波的超压时程曲线,重新拟合了乳化炸药在不同负压环境下的峰值超压公式和正压冲量公式。结果表明,乳化炸药质量每减少50g,峰值超压平均下降27%;环境压力每降低20kPa,峰值超压平均下降8.66%;乳化炸药在不同负压环境下的正压冲量约为单质炸药的81.3%;负压条件下的乳化炸药峰值超压和正压冲量实验值与传统经验公式相比误差均大于10%,而基于常压实验值拟合的公式与不同工况下的实验值误差均小于4%,能够精确预测不同负压环境下乳化炸药的冲击波参数。

大当量TNT装药爆轰的远场数值模拟及超压预测

利用AUTODYN-2D软件对1000kg TNT装药在空气中爆炸的情况,分别进行无限空气中一维数值模拟与有一定地面爆高高度二维数值模拟,结果表明:超压峰值的计算结果与经验公式的计算结果具有较好的一致性,在一定的范围内数值模拟很好的模拟了爆炸冲击波传播过程。在此基础上分析了爆高高度的影响,研究表明:在一定爆高高度情况下较触地爆炸,近场(水平距离S<10m)时超压峰值在随着h的增大而减小;远场(S>30m)冲击波峰值到达时间较晚,在炸高与水平距离之比h/S=0.1时超压峰值达到最大值。

混凝土梁桥桥下爆炸压力场分析

为了探索桥下爆炸自由场超压、墩柱反射超压和梁底反射超压的分布规律,对一座两跨混凝土梁桥缩尺模型开展了桥下爆炸试验,并结合数值模拟方法研究了桥下爆炸波传播规律以及爆炸波与T梁和墩柱之间的相互作用.研究结果表明:地面反射条件的改变对爆炸荷载影响显著;实测柱底、柱中和柱顶超压峰值沿柱高分布相对离散,实测T梁底超压时程曲线呈多峰正压.爆炸波传播过程中有马赫波形成;爆炸波遇到T梁梁肋和横隔板会发生反射和绕射,遇到T梁翼板下表面会发生反射,爆炸波传播至墩柱盖梁和T梁相交区域时,传播路径较为复杂,作用时间相对较长.炸药形状对T梁底部超压分布有一定影响,中梁梁肋下表面的超压峰值自爆心向两边呈指数形式衰减;超压峰值沿柱高整体呈减小趋势,柱底、柱中和柱顶迎爆面沿柱周超压峰值整体呈中间大两边小的趋势.