近坑道口爆炸条件下温压炸药热效应与冲击波演化规律

为研究近坑道口爆炸条件下温压炸药(TBX)热效应和冲击波演化规律及影响因素,开展了TBX在坑道口外和堵口处空爆、贴地爆的爆炸试验,分析了火球尺寸、温度等热效应参数和超压峰值、正压时间、比冲量和波形等冲击波参数,并结合TNT爆炸试验结果分析了冲击波在坑道内的传播路径。结果表明,坑道堵口爆炸条件下,空爆的火球热效应和冲击波效应高于贴地爆。热效应方面,空爆火球的高度和峰值温度约为贴地爆的2倍和1.41倍,坑道内测得的温度峰值约为贴地爆的2.42倍,热流密度可超过贴地爆的19.3倍,空爆产生的后燃升温效果随药量增大而显著增大;冲击波方面,堵口空爆工况下温压炸药后燃效应产生的超压较贴地爆更强,冲击波反射、叠加路径更加充分,空爆对贴地爆的冲击波超压峰值、正压时间和比冲量当量系数分别约为1.3、1和1.1。热效应和冲击波效应的演化规律受到坑道约束作用和地面干预作用的综合影响,空爆条件下坑道约束作用更加明显,后燃效应更加显著,而贴地爆条件下地面的干预作用会削弱坑道约束作用,抑制铝粉和空气的混合,造成后燃强度降低。

温压炸药爆炸火球的特征

用红外热成像仪对温压炸药和常规炸药的火球特征参数进行了测量,发现温压炸药的热辐射远大于普通炸药。用高速摄像记录了温压炸药的二次爆炸现象,通过与B炸药的爆炸过程对比,发现二次爆炸对温压炸药的爆炸火球具有一定的增强作用。

基于气固两相反应流的温压炸药能量释放规律数值模拟及实验验证

为研究气体环境、铝粉含量、空间体积对温压炸药能量释放的影响,基于气固两相反应流模型,建立有限差分-物质点耦合算法,对温压炸药密闭容器内爆炸流场演化进行数值模拟及实验验证。结果表明,温压炸药在空气环境中爆炸释放的能量高于氮气中,壁面冲击波峰值压力和空间准静态压力的增幅分别在20%和80%以上,空间准静态压力随空间体积的增大呈先增大后减小的趋势;铝粉含量越高,冲击波在传播过程中衰减得越慢,空间准静态压力越高;铝粉燃烧反应度随空间体积的增加而下降,当比空间体积超过100m^(3)/kg时,反应度下降到90%以下,且铅粉含量越高,其反应程度越低。