验证板反射冲击波对固体推进剂冲击起爆影响的实验研究

根据隔板实验确定固体推进剂临界爆轰压力时,往往假定被测推进剂药柱是在隔板界面附近起爆,忽视了验证板界面会反射强冲击波的特性,这些假定并没有实验进行验证和事实依据。因此,文中对隔板实验中验证板反射的冲击波对冲击起爆影响进行了实验研究,设计了对比验证实验,对比实验结果清楚地消除了验证板反射冲击波影响的不确定性,为以隔板界面入射冲击波压力作为被测推进剂药柱临界爆轰压力提供了可靠依据。

浅析反射冲击波的危害

通过对事故现场的计算,论述了直入反射冲击波的危害,并提出了相应预防的建议。

压杆式冲击波反射压力测试技术研究进展

爆炸冲击波是炸药对外作用的主要毁伤元。新型武器装备研制、爆破器材研发、防护工程设计、安全事故评估等应用领域都对近距离爆炸条件下的冲击波压力测量提出了很高的要求。压杆式冲击波反射压力测试系统具有量程大、抗干扰能力强等优点,在近距离爆炸载荷测量方面获得了大量应用。本文简要介绍了压杆式冲击波反射压力测试系统的发展历程和技术现状,重点对杆中应力波弥散效应及校正方法等进行了详细阐述,对国内多个单位及西北核技术研究所的研究进展进行了介绍,并提出了后续发展建议。

空中强爆炸冲击波地面反射规律数值模拟研究

为准确预测空中强爆炸产生的冲击波载荷分布,基于欧拉坐标系建立了能够模拟具有高密度比、高压力比的强激波问题的二维多介质流体数值方法。结合网格自适应技术,对1 kt TNT当量的空中强爆炸在不同爆炸高度下的冲击波地面反射过程进行了数值模拟,并考虑了真实气体状态方程和空气随高度不均匀分布的影响。计算得到了地面上距爆心投影点大尺度范围内的反射超压和冲量等冲击波载荷分布,并给出了冲击波载荷随爆高的变化规律。

冲击波反射压测量曲线的动态修正与补偿方法

为准确获取爆炸冲击波反射压测量曲线,分析了影响其峰值的三个因素:测压系统的带宽、压力测量方式和信号传输线长度;使用激波管对冲击波测压系统进行动态校准,获取其动态特性;采用改进的levy法对其动态特性进行参数化建模,设计巴特沃斯滤波器作为补偿后的系统,计算出动态补偿环节,拓宽了测压系统的工作频带,且降低了测压系统谐振频率处的幅值;对冲击波反射压测量曲线进行动态修正与补偿,发现该方法能够修正冲击波反射超压峰值,明显降低由于测压系统的动态特性不够带来的峰值误差。该研究成果能够显著提高冲击波反射压测量峰值的准确度,为武器毁伤威力评价提供技术支持。

考虑临空面冲击波反射的复合结构水压爆破

对水压爆破时结构物临空面的冲击波反射情况进行了分析,提出了在不同的冲击波反射强度时的水压爆破药量计算公式,常用的水压爆破药量公式没有反映临空面的影响,所以该公式是对常用的水压爆破药量公式的改进,在实际工程中得到了成功应用。

密闭空腔内强爆炸冲击波壁面反射规律研究

为合理模拟强爆炸过程中的冲击波传播过程,将变γ状态方程加入LS-DYNA3D971接口用户子程序中。利用该程序对一维球对称密闭空腔内强爆炸冲击波反射过程进行了数值模拟,并通过参数敏感性分析确定了合理的强爆炸源初始参数,计算得到的固壁处冲击波到时、反射超压和反射冲量等数值模拟结果与实验结果基本一致,验证了数值模拟程序和强爆炸源参数选取的合理性。

空气自由场爆炸冲击波数值建模及应用

为建立描述任意时刻、距离下空气自由场爆炸波冲击波压力、密度、粒子速度的经验公式,支撑复杂场景下冲击波载荷的快速计算,采用一维精细数值模拟的方法计算了不同比例距离下的压力、密度、粒子速度时程,并利用曲线拟合方法得到了正相超压峰值等22个冲击波参数与比例距离关系的经验公式,采用改进修正Friedlander方程建立了冲击波压力、密度、粒子速度随时间变化的关系式;利用爆炸冲击波地面反射和建筑后绕射两个典型工况,阐释了提出模型的应用场景,并与试验、数值模拟结果对比。结果表明:压力、密度、粒子速度随比例距离、时间变化的经验关系与数值模拟结果基本吻合;爆炸冲击波地面反射和建筑后绕射两个典型工况下,理论计算与数值模拟的压力云图基本吻合,在相同硬件条件下,理论计算耗时仅为千万级网格数值模拟的5%左右,在计算速度上有明显的优越性。

炸药在空气中爆炸冲击波的地面反射超压实验研究

为进一步研究炸药在空气中爆炸的冲击波参数,对梯恩梯(TNT)、HL0(黑索今(RDX)95%+石蜡(Wax)5%)和HL15(RDX 80%+Wax 5%+Al 15%)3种炸药不同距离处的冲击波反射超压进行了测试。实验结果表明:相比HL0和TNT,HL15在距爆炸中心3 m、4 m和5 m处的峰值超压最大;随着距离的增加,在7 m、9 m和12 m处,3种炸药的冲击波峰值超压越来越接近。采用幂指数公式对3种炸药的冲击波超压与对比距离之间的关系进行拟合后发现:在距离R≤2.6 m时,3种炸药的峰值超压大小顺序为HL0≥HL15>TNT;当2.6 m<R≤17.7 m时,3种炸药峰值超压大小顺序为HL15>HL0>TNT;对于指前因子k值,HL0>HL15>TNT;对于衰减系数α值,HL0>TNT>HL15;k值和α值共同决定着冲击波反射超压大小;幂指数拟合公式在取对数后为线性关系,在外推时得到的数据更接近实验值,因此可以作为研究炸药在空气中爆炸的地面反射超压经验公式。

隧道内爆炸冲击波传播特性及爆炸荷载分布规律研究

隧道内爆炸产生复杂的爆炸冲击波流场,作用于隧道衬砌上的冲击波荷载分析十分困难。采用三维有限元计算方法,对带端墙隧道内爆炸空气冲击波的传播过程进行了数值模拟,给出了内爆炸产生的隧道内冲击波流场,并与双向开口隧道内爆炸流场进行了对比,分析了炸药装药形状、炸药引爆位置对爆炸荷载分布的影响,研究了作用于隧道讨砌上的反射冲击波荷载峰值分布规律,给出了估计衬砌上反射超压峰值的公式。

舱室内爆冲击波载荷特性及影响因素分析

战斗部爆炸产生的冲击波载荷是舰船舱室结构的主要载荷之一,舰船舱室内爆炸载荷准确与否是正确计算板架响应的关键。舰船舱室内爆冲击波在舱室内部多次反射,舰船舱室内部形成持续时间较长的准静态压力过程,在此过程中舱室板架承受多次冲击波反射载荷。本文采用实验验证数值程序计算舱室内爆炸冲击波的可靠性,在此基础上采用数值方法研究舱室内爆冲击波壁面反射特性及爆点位置对舱室内爆载荷的影响。计算结果表明舱室内爆各壁面反射冲击波明显,爆点位置仅对爆点附近区域冲击波特性有影响,对远离爆点区域的冲击波特性无明显影响。

掘进巷道瓦斯爆炸冲击波与巷道壁面作用研究

文章建立了瓦斯爆炸冲击波的管道物理模型,利用Euler形式的动量、质量、能量守恒方程和热力学方程从理论上解析了瓦斯爆炸过程中爆炸冲击波与掘进巷道壁面相互作用中正反射和斜反射时波阵面上的各个参数,并给出了计算公式和简化公式。

爆炸冲击波作用下钢板-砂土组合防爆墙的实验研究

钢板-砂土组合防爆墙是一种有效、快捷的防护结构形式。针对该种组合结构进行了爆炸荷载作用下的抗爆特性试验研究,并结合国内外文献,着重研究了防爆墙结构上所承受的荷载,给出了荷载计算近似公式,为防爆墙设计计算提供参考依据。

近地空中气云爆炸波遇地面反射的研究

从非定常Ｅｕｌｅｒ方程出发，用高精度、高分辨率的ＴＶＤ格式，对近地空中轴对称气云爆炸波遇地面反射进行了数值模拟，得到了冲击波在地面由规则反射到马赫反射的爆炸场波系结构、沿地面的压力分布与地面指定点的压力时间曲线。比较了同体积不同初始形状气云爆炸效应。本文方法可预测爆炸场参数并对改进弹体结构设计以控制气云形状提供参考。

爆轰波在金属板面斜反射现象的实验观测与分析

采用脉冲X射线照相、高速扫描照相、压阻测压及电探针测时等技术对B炸药-铜板系统中爆轰波斜反射现象进行了系统观测.确认在入射角φ_0=65°时的确发生了非正规斜反射(马赫反射)现象.但压阻测压表明,此时的压力却比理想爆轰理论的预告值低约30％.这与Los Alamos实验室学者们获得的结果极为相似.结合二维数值计算结果,对这一现象进行了分析,并提出了见解。

浮动冲击平台海上试验爆源定位方法

本文提出了一种改进的冲击波零时法,用以对浮动冲击平台海上试验爆源进行定位计算。基于水下爆炸冲击波的基尔克乌特-别泽理论计算冲击波传播特性,测量冲击波零时信号及压力信号,计算爆源与各测点间的相对距离,从而对传统爆源定位方法中冲击波的声学近似假设予以改进。考虑冲击波在壁面产生的反射,建立方程组并求解得到爆源的具体位置。试验表明:在传感器数据良好的情况下,该方法可满足爆源定位的要求,无量纲偏移距离均小于0.047 9;在个别数据测量准确性较差的情况下,也能得到相对准确的定位结果,无量纲偏移距离均小于0.127 5。研究结果有利于浮动冲击平台及实船海上试验爆源定位计算,并可为后续修正数值计算模型提供依据。

滑坡涌浪的产生与传播波形分析与计算

在水平匀速滑坡涌浪传播过程中,当滑坡体匀速前进时,会形成一个冲击波,停止前进后,在滑坡体与冲击波之间又形成一个稀疏波,当稀疏波追赶上冲击波时,两个波则会发生相互作用。对稀疏波与冲击波相互作用后产生的反射冲击波和入射冲击波的情况进行了定量研究。从入射冲击波的轨迹方程入手,通过分析和计算,分别得到了入射冲击波和反射冲击波波高、波速等一些定量的关系式,并用简单的计算方法进行了求解。

浅水爆炸下高桩钢管柱表面作用荷载实验研究

通过不同炸药量、不同爆炸距离、不同起爆深度的水中爆炸模型实验,研究了浅水爆炸条件下高桩钢管柱表面压力特征和空间分布规律,分析了比例爆距对冲击波峰值及空间分布影响,给出了钢管柱表面冲击波反射系数、绕射系数和抗爆设计中实际作用冲击波的工程算法。研究结果表明:水中爆炸作用下,反射和绕射冲击波近似同时作用在钢管柱表面,峰值沿柱身高度方向非均匀分;冲击波受水面影响程度相对较小,二次气泡脉动受水面影响程度较大;反射和绕射冲击波峰值均随炸药量增加、作用距离减小而增加。比例爆距相同,反射冲击波峰值相同,但炸药量小、爆炸距离近的实验工况绕射冲击波峰值相对较小;钢管柱表面冲击波反射系数和绕射系数随比例爆距增加而减小。比例爆距≥1.71时,钢管柱实际作用冲击波峰值可近似按自由场冲击波峰值的1.37倍计算。

球形爆炸荷载作用下防护平板试验及模型研究

球形装药在空气中爆炸,产生的冲击波与平板障碍物碰撞产生的反射超压在防护结构中一般是需要进行控制的,反射超压准确计算与否对于校核结构强度具有极其重要的作用。球形装药在空气中中心起爆之后,经过一球面波传播到平板表面产生一反射波。本文将通过平板反射试验验证了爆炸罐内爆下冲击波压力测试系统的准确性及可靠性,并通过数值模拟进行平板反射试验分析爆炸波通过平板反射后的传播情况,建立了比较符合测试实际的计算模型。计算结果表明,平板试验结果和理论计算值之间误差较小,全部在10%以内,且对称测点的实测结果一致性较好,可以认为构建的冲击波测试系统能够满足圆柱形爆炸容器壳体内壁反射冲击波测试的试验要求。

汽车爆炸的超压分布规律实验研究

测试了不同药量和不同车型的爆炸超压值,对汽车爆炸的超压分布规律进行了实验研究。结果表明,小汽车内发生炸药爆炸时,车门侧压力明显大于车尾部方向的压力,车外的冲击波超压值要大于空气中炸药爆炸的结果,前者约为后者的1.0～2.2倍。即车体对冲击波约束作用要小于车内底盘的反射作用。计算得到了实验中冲击波超压对人员的杀伤半径和最小安全距离,对汽车爆炸案件具有一定指导作用。冲击波的反射不可忽视,货车下地面炸药爆炸表现出明显的冲击波反射作用,测得超压值大于空气中爆炸的超压值。