基于近场动力学的爆炸抛撒研究

有限元方法在处理复杂裂纹问题时存在固有缺陷,基于非局部理论的近场动力学弥补了这一短板。为了将近场动力学方法应用于爆炸抛撒研究,针对固体燃料爆炸抛撒问题,采用近场动力学键理论,在合理假设的基础上提出了基于近场动力学的二维爆炸抛撒模型。进一步基于MATLAB平台开发了数值计算程序,并验证了程序在预测抛撒药云雾分布方面的有效性。最后研究了圆形、方形中心装药结构对爆炸抛撒结果的影响。仿真结果表明:程序所得16 ms内云雾分布形状及2 ms内云雾扩散速率较为准确;不同装药结构会影响云雾扩散速度及云雾分布形状;圆形装药更有利于抛撒药的分散。

液体的爆炸抛撒特征

针对液体爆炸抛撒过程设计了实验装置,利用高速摄像仪进行记录。通过研究不同中心装药量和填充液体的抛撒过程,发现在壳体破裂后,液体沿裂缝处向外飞散。药量较小时,液体分散成树枝状形态,然后破碎成液滴;药量较大时,则形成液体环状区。对于不同粘度的液体,环状区分别由小液滴及已雾化、汽化的液体,或大液滴、液体丝及液膜等组成,抛撒过程中其宽度越来越大,大液滴、液体丝及液膜等也逐渐破碎成细小的液滴。

燃料爆炸抛撒成雾的实验与数值研究

为了合理设计云雾爆轰装置 ,对液体燃料爆炸抛撒规律作了实验与数值模拟研究。获得 6～ 2 5 0kgFAE装置云雾形成的若干重要实验数据。通过实验数据分析给出了云雾膨胀的相似律 ,并研究了爆炸抛撒过程中近场与远场阶段特性 :用一个简化的解析模型描述了液体燃料的近场膨胀 ,给出了液体燃料在加速阶段的极限速度 ;用数值方法研究了远场云雾的物理特性 ,给出了云雾速度场及云雾内部燃料浓度与燃料蒸汽浓度的分布。

比药量对水爆炸抛撒成雾运动特性的影响

采用高速摄像法记录爆炸水雾运动过程，研究不同比药量对爆炸水雾运动特性的影响，分别获得了不同比药量条件下，爆炸水雾的径向半径、径向速度、加速度以及轴向高度与时间的关系曲线．同时还对水雾运动的特性和形状作了定性分析．试验结果表明：在炸药爆炸能量作用下，水雾运动过程明显分为近场、中场和远场3个阶段，3个阶段持续的时间约为4～6、30和240ms；且随比药量增大，爆炸水雾初始抛撒半径、抛撒速度和抛撒均匀性增大．

高速运动液体燃料爆炸抛撒模型的建立

高速运动液体燃料爆炸抛撒模型的建立对数值模拟高速运动液体燃料爆炸抛撒形成的云雾过程具有重要的意义 .分析了高速运动的液体燃料爆炸抛撒过程 ,建立了包含液滴蒸发、破碎、碰撞聚合等作用的物理数学模型 .用高速运动液体燃料爆炸抛撒建立的模型对初速为 2 0 0m/s、0m/s的燃料空气炸药进行了数值计算 .结果表明 ,静爆所得的云雾场的参数随时间及空间变化与实验数据吻合得很好 。

液体爆炸抛撒初期液环运动、破碎的数值研究

本文对FAE技术液体燃料抛撒过程中爆轰产物气体膨胀、液环轴对称径向扩展运动及液环破碎进行分析,建立相应的物理数学模型,并将各模型耦合起来,完成了爆炸力驱动下液环径向扩展、破碎过程的数值模拟。研究结果表明,建立的物理数学模型是可行的,而且该问题的研究为液体的二次破碎及气液混合物形成过程的数值研究提供了初始条件。

壳体约束对液体爆炸抛撒流场特性的影响

进行了不同壳体约束条件下的液体爆炸抛撒实验,讨论了壳体对起爆后早期抛撒流场特征的影响,分析了爆炸分散过程中液体的状态变化和破碎分散机理,并通过数值模拟进行了对比分析。结果表明,在爆炸反射稀疏波的作用下液体发生空化现象,壳体强度越高,空化发生的延迟越大,发生位置越靠近爆心,同时,爆炸产物气体与液体在其界面附近越早发生掺混。

液体燃料爆炸抛撒的近场阶段研究

该文描述了燃料空气炸药（ＦＡＥ）装置在中心装药爆轰产物推动下，液体燃料在抛撒近场阶段加速过程的一维柱对称运动。给出了液体径向运动速度随半径变化的关系，以及液体所能达到的最大速度值。发现这个速度值和中心装药爆速，装药质量与燃料质量比的平方根成正比，为进一步研究液体的破碎提供了重要线索，并为远场分析提供初始速度估计。

受限空间内新型抑爆装置爆炸抛撒水雾形成过程的研究

讨论的抑爆装置是以爆炸抛撒为原理。在发生火灾或爆炸事故的场所,利用抑制装置内炸药的爆炸作用力,瞬时将抑爆剂抛撒出来,快速形成水雾来封闭整个火焰传播通道,达到衰减压力或抑制火焰传播的目的。该装置与传统的连续喷射水雾系统比较,具有水雾形成速度快,形成水雾体积大的特点。着重分析爆炸抛撒水雾的形成过程。为此,借助计算流体力学商业软件FLUENT,采取两相流理论中的Euler-Euler法(颗粒相拟流体模型)数值模拟了受限空间内,爆炸作用力下水被抛撒、水雾形成和扩散过程。讨论了两种布置方式下水雾的运动状态,给出水雾浓度随时间和空间的发展过程,为进一步提高该装置的抑爆效果提供理论指导。

燃料爆炸抛撒过程的实验研究

通过高速录像对3种量级(5、20、50kg)FAE装置的静爆实验进行了现场记录,通过对燃料爆炸抛撒形成云雾的成长过程的实时记录结果,把燃料的爆炸抛撒过程分为3个阶段:喷出阶段、过渡阶段和膨胀阶段,其依据是爆炸驱动力和气动阻力的相互作用而导致的云雾径向膨胀速度的变化;对于结构相似的FAE装置,爆炸抛撒各阶段结束时刻及最终的云雾直径与装填燃料量的立方根成正比,说明小型装置可以模拟大型FAE武器;此外对应于不同阶段结束时刻的云雾直径与装置直径的比值分别为5.5、30和45。

液体燃料爆炸抛撒近场阶段的数值研究

对液体燃料爆炸抛撒的复杂过程进行简化 ,建立了近场一维轴对称气相流动的数学模型 ,给出了变质量运动边界的处理方法 ,并进行了数值模拟 ,计算所得r t曲线与试验曲线有较好的一致性。数值模拟预测了在不同比药量条件下 。

爆炸抛撒方式对FAE云雾爆轰特性及威力影响的实验研究

为探讨中心药管和径向药管爆炸抛撒对FAE爆轰特性及威力影响，通过高速录像、压电传感器和红外热像仪记录FAE静爆实验。获得两发50kg PO、1．5kg抛撒装药、两种爆炸抛撒作用下的云雾扩散、火球温度、冲击波超压数据。结果表明，采用中心药管和径向药管爆炸抛撒形成的云雾覆盖面积和起爆形态相差不大；后者在云雾和破片均匀性方面优于前者．火球温度比前者增益约12％，冲击波超压比前者增益约20％～35％。

竖直下抛液体燃料爆炸抛撒的初步数值研究

对具有轴向初始速度即竖直下抛液体燃料的爆炸抛撒云雾形成过程进行了数值研究。近场的数据来自丁珏等的工作,以此数据作为远场初始参数。远场是燃料液滴与空气、燃料蒸汽、不同尺寸的液滴颗粒组成的多相体系之间的相互作用的过程。液滴的直径比较小,把液滴看成连续介质,且相互作用只考虑液滴的蒸发、破碎、碰撞聚合。轴向初速为0(静爆)时计算结果与实验结果相吻合。这说明本模型可以模拟爆炸抛撒云雾的形成过程,进而可以预估高速运动下云雾的形成过程。用以上模型计算了竖直下抛初速为100m/s、装填5kgPO的FAE装置的爆炸抛撒过程。所得的结果表明,100m/s的初速将影响云雾的最终形状及云雾内部的浓度分布。

高能、含铝和温压炸药爆炸抛撒实验研究

采用高速运动分析系统观察了高能炸药、含铝炸药和温压炸药爆炸产物抛撒的过程;分析比较了三种炸药的爆炸产物抛撒运动及后燃特点,得到了温压炸药具有爆炸和后燃二个过程,爆炸场范围大,温度高,后燃持续时间长;高能炸药与温压炸药相比爆炸场范围小,温度低,几乎没有后燃过程;含铝炸药介于温压炸药和高能炸药之间。

液体燃料爆炸抛撒和云雾形成全过程的数值研究

对燃料空气云雾形成过程进行数值模拟。因过程的复杂性分近场与远场两个阶段处理。对近场阶段 ,利用运动边界处理方法 ,建立一维气相流动模型和液相运动模型。对远场阶段 ,采用多相流模型描述云雾膨胀运动过程。将两过程耦合 ,对抛撒全过程编制程序。数值预测给出了云雾区内的重要物理参数变化 ,计算的云雾外形变化曲线与实验结果具有较好的一致性。

爆炸抛撒过程的研究进展

爆炸抛撒指含能材料爆炸产生的瞬时高压对周围介质产生驱动作用的过程,这种驱动方式在军事和民用工程中获得了广泛应用。整理了国内外涉及爆炸抛撒武器的研究资料,详细分析了爆炸抛撒在化学武器、FAE、灭火弹药、金属颗粒流毁伤元中的应用,从理论分析、数值仿真和试验研究等方面对爆炸抛撒过程的研究进行了综述,系统总结了爆炸抛撒过程中云雾范围、颗粒速度、尺寸、浓度和温度效应等主要参数的研究进展,归纳了各参数规律性的表现,提出了今后应该重点解决的问题和研究方向。

中心管爆炸抛撒散布场计算模型及其应用

文中建立了包括中心管爆炸抛撒子母战斗部子弹径向抛撒速度、自由飞行和落点散布模型在内的计算模型系统。利用实验和数值模拟结果建立了基于 Gurney 公式的多层排布子弹的径向抛撒速度的工程计算公式,由质点弹道运动方程计算了子弹的飞行过程。采用 Visual C++语言编制可视化程序,进行实际应用,获得了子母弹多层排布方案的子弹散布图象。

V形槽内爆炸抛撒水雾形成过程的数值研究

惰性物质悬浮于空气中形成的云雾 (例如水雾 )能阻挡或抑制火焰和激波传播。对V形槽内装的水进行爆炸抛撒 ,以形成一定体积的水雾 ,能抑制火焰和激波的传播。对此装置的爆炸抛撒水雾形成过程进行数值模拟 。

燃料爆炸抛撒过程中射流量的估算

通过高速录像记录3种质量不同、长径比为1.5～2.3的燃料空气炸药(FAE)装置爆炸抛撒过程的实时结果,用专门的软件对图像进行了处理.以装置上端盖为基准对解体时间进行了初步估算,由此给出了燃料初期射流量的理论估算式,结合试验结果计算了燃料的射流量.结果表明,燃料的射流量与装置的高度、装置的材质和燃料的密度等因素有关,实验研究的3种装置射流量均大于总燃料量的10%.

固液装药结构的FAE爆炸抛撒试验研究

针对一种 FAE装药结构 ,对燃料进行了爆炸抛撒的试验研究 ,得到了装药结构参数对固液混合燃料抛撒和分散的影响规律。试验结果表明 FAE装药结构可行 ,满足设计要求 ,为高威力FAE战斗部设计提供了依据。