坑道口部温压炸药爆炸热效应与冲击波传播规律实验研究

为研究坑道约束作用对于温压炸药爆炸释能过程的影响规律,基于典型长直坑道开展了口外、堵口和口内3种爆炸模式的温压炸药爆炸实验研究。结合多种测试技术对爆炸热效应特征参数以及冲击波压力进行了研究,分析了火球尺寸、辐射亮度、温度变化趋势等热效应参数,阐明了冲击波波形演化过程、冲击波超压峰值、正相作用时间和冲击波比冲量等特征参数的变化规律。研究结果表明,在近坑道口爆炸时,温压炸药中铝粉的后燃反应强度会随着约束增强而不断增强,形成的火球高温范围更广,冲击波强度更高。在形成稳定波形后,口内爆炸正压作用时间为口外爆炸的1.43~1.57倍,冲击波超压峰值当量相当于口外爆炸的2倍。

温压炸药爆炸冲击波传播规律及其后燃效应的理论与数值研究

温压炸药在高爆炸药爆炸后,内含的金属粉末在爆轰产物作用下发生后燃反应并持续释热,同时产生压力效应和热效应对目标造成毁伤,对周围人员和设备构成严重威胁。基于可压缩Navier-Stokes方程、欧拉-拉格朗日颗粒多相流模型、气相物质组分运输与化学反应动力学模型,建立了综合描述温压炸药高速可压流动、金属粉末抛洒、金属粉末爆燃等复杂作用过程的理论模型与数值计算方法。在此基础上,利用Jones-Wilkins-Lee(JWL)能量释放模型计算原理,分别建立了20L爆炸球内金属粉末爆燃,以及自由场、坑道内温压炸药爆炸的数值计算模型,通过数值模拟结果与试验结果数据比较,验证了所构建的理论和数值模型的准确性。利用数值模拟的计算结果,分析了温压炸药爆炸冲击波特性及其后燃效应。最后应用该模型进行了超大当量温压炸药爆炸实例数值模拟,为温压爆炸冲击波的传播规律研究和对应的防护设计提供了一定参考。