• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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钢化玻璃冲击波毁伤效应测试结果分析
钟巍, 寿列枫, 何增, 李伟昌, 雷鸣, 刘俊, 田宙, 浦锡锋, 王仲琦
2018, 38(5): 1071-1082. doi: 10.11883/bzycj-2017-0070
为研究爆炸冲击波对钢化玻璃的毁伤阈值,开展了钢化玻璃冲击波毁伤效应实验。对每一发实验进行了爆炸参数测试,获得了冲击波超压随时间变化历程的实验数据。通过对实验数据的处理与分析,得到了爆炸冲击波基本参数,包括正反射超压、冲击波到时、正压作用时间、正反射冲量、负反射超压、负压作用时间和负反射冲量等。将实验结果与CONWEP计算结果进行了比较,比较结果表明二者误差很小,证明冲击波测试结果准确可靠。对冲击波正负反射参数进行了比较,结果表明冲击波正反射参数明显高于冲击波负反射参数。
关键词: 爆炸冲击波, 钢化玻璃, 毁伤阈值, 爆炸参数, CONWEP
平面激波加载下砂墙结构的冲击响应特性
王宏亮, 田宙, 浦锡锋, 姚成宝, 寿列枫
2019, 39(7): 072201. doi: 10.11883/bzycj-2018-0179
砂墙结构在爆炸安全防护领域具有广泛应用,为了研究激波加载下砂墙结构的冲击响应特性,基于水平激波管实验装置,开展平面激波冲击砂墙结构系列实验,采用高速纹影摄像系统捕捉流场中激波波系的演化过程和砂墙结构的运动过程。入射激波马赫数为1.827~2.413,相应入射激波载荷强度为0.378~0.724 MPa。砂墙结构利用铁砂、矾土、石英砂3种实验用砂制备,所制备砂墙结构孔隙度分别为56.6%、69.3%、56.6%。高速纹影照片显示:平面激波冲击砂墙结构发生反射和透射,伴随入射激波和透射激波的传播,在百微秒内,砂墙未产生显著运动,表现出显著的类固体动力学响应特性。基于冲击理论,确定了铁砂墙、矾土砂墙、石英砂墙的线性冲击关系,冲击关系中线性常数λ值量级为100,根据凝聚介质实用状态方程推断:较低强度载荷冲击作用下,砂墙主要产生体积变形,而由冲击引起的热能效应则可以忽略。
关键词: 平面激波, 砂墙, 冲击响应, 高速纹影
M1近似应用于强爆炸火球辐射输运数值模拟
闫凯, 田宙, 郭永辉, 董楠
2014, 34(2): 241-246. doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0241-06
推导了P1近似、Minerbo近似和M1近似模型中Eddington因子和辐射输运方程的最大特征值随 各向异性因子的变化关系。采用M1近似模型对1ktTNT当量的强爆炸火球的辐射输运过程进行了数值模 拟,给出了火球阵面和冲击波阵面走时,并与已有计算结果进行了比较。结果表明:辐射扩张阶段M1近似下 得到的辐射波波速快于P1近似下的计算结果,落后于Minerbo近似下的计算结果,而在冲击波扩张阶段三 者计算结果又趋于一致。
关键词: 爆炸力学, M1近似模型, 辐射输运, 强爆炸火球, Eddington因子
空气自由场中强爆炸冲击波传播二维数值模拟
姚成宝, 李若, 田宙, 郭永辉
2015, 35(4): 585-590. doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0585-06
编写了适用于模拟具有高密度比、高压力比的强激波问题的二维柱对称多介质流体计算程序。利用有限体积方法求解流体的Euler方程组,采用level set方法捕捉爆炸产物与空气的运动界面,并通过求解物质界面两侧Riemann问题的精确解来计算爆炸产物与空气之间的数值通量。研制了三角形网格自适应技术来实现网格的自动加密和粗化,在保证捕捉激波峰值的前提下有效地提高了计算效率。利用计算程序对1 kt TNT当量的空气自由场强爆炸问题进行数值模拟,计算得到的峰值超压、冲击波到达时间等物理参数与点爆炸理论结果基本一致。
关键词: 爆炸力学, 空中强爆炸, level set, Riemann问题, 网格自适应, 自由场, 冲击波
强爆炸早期火球光辐射能谱的数值计算
高银军, 闫凯, 田宙, 刘峰
2015, 35(3): 289-295. doi: 10.11883/1001-1455-(2015)03-0289-07
基于强爆炸火球光辐射的多群辐射流体力学方法,采用算子分裂方法将方程组分裂为对流项和刚性源项,其中源项部分根据方程形式,进一步分裂为各群内的单独求解。数值计算表明:该方法克服了直接求解过程中辐射与流体耦合所带来的强不稳定性,时间步长大幅提高,给出的火球光辐射能谱特征与已有规律一致。可为定量分析光辐射能谱特征提供有效手段。
关键词: 爆炸力学, 算子分裂算法, 光辐射能谱, 强爆炸火球
等压假设下考虑化学反应动力学影响的约束爆炸准静态压力的计算
钟巍, 田宙
2013, 33(4): 375-380. doi: 10.11883/1001-1455(2013)04-0375-06
为研究约束爆炸后爆炸产物与约束空间内的氧气发生化学反应对约束爆炸准静态压力的影响,从能量守恒和理想气体状态方程出发,基于爆炸后产物膨胀过程的等压假设模型,建立了约束爆炸准静态压力计算公式,并对TNT炸药爆炸后发生的化学反应与约束空间内准静态压力大小的关系进行分析。计算得到不同药量体积比下,TNT炸药约束爆炸后的准静态压力,计算结果与实验结果符合较好,可应用于其他类型炸药,并为预测约束爆炸后的准静态压力提供理论依据和估算方法。
关键词: 爆炸力学, 准静态压力, 等压假设, 约束爆炸, 药量体积比
不同当量强爆炸早期火球现象的数值模拟
田宙, 乔登江, 郭永辉
2009, 29(4): 408-412. doi: 10.11883/1001-1455(2009)04-0408-05
采用一维球对称辐射流体力学方程组,研究了不同当量强爆炸早期火球阵面、冲击波的形成发展过程,对计算结果进行了相似律分析。结果表明,随爆炸当量增加,火球阵面、冲击波扩张速度加快,火球扩张过渡阶段开始结束位置及持续范围增加,火球中心温度下降变慢;在火球阵面以冲击波扩张传播以后,火球阵面参量满足立方根相似律。
关键词: 爆炸力学, 火球, 辐射流体力学, 强爆炸
爆炸冲击波反射流场的理论计算方法
贾雷明, 王澍霏, 田宙
2019, 39(6): 064201. doi: 10.11883/bzycj-2018-0167
爆炸冲击波遇到固壁,依次发生正规和非正规反射。本文中基于镜像方法,将爆炸冲击波在固壁反射等效为真实和虚拟爆炸流场的相互作用,建立了波后流场的理论计算方法。首先,假定反射波是以虚拟爆源为中心的圆弧,马赫杆是以爆心在固壁投影点为中心的圆弧。然后,根据爆炸自由场传播规律,利用基于几何近似的方法,建立流场中冲击波结构随时间演化的计算方法,确定任意时刻波后流场区域。最后,利用新发展的叠加模型LAMBR (LAMB revisied),将真实和虚拟爆炸流场进行叠加,给出波后流场中的压力、密度和速度等物理量。通过与数值模拟结果和已有数据进行对比,发现该方法得到的流场物理量分布、峰值等能够反映流场发展的主要规律,从而验证了该理论方法的合理性。而且,该理论方法所需的时间相较于数值模拟大大缩短。
关键词: 爆炸冲击波, 非正规反射, 镜像方法, 理论计算
冲击波作用下单层钢化玻璃应变阈值的数值模拟
刘俊, 田宙, 钟巍
2018, 38(3): 671-676. doi: 10.11883/bzycj-2016-0300
借助ANSYS/LS-DYNA程序,采用Lagrange方法描述钢化玻璃,引入侵蚀算法来模拟钢化玻璃的破坏,对爆炸冲击波载荷进行合理的简化,选取最大伸长线应变理论作为单层钢化玻璃破坏准则。利用建立的模型对爆炸冲击波对单层钢化玻璃的作用过程进行了数值模拟。通过反复调试和大量计算得到单层钢化玻璃破坏的应变阈值为0.002 2,并用场地实验结果对数值结果进行了验证,证明此结果是合理的。
关键词: 钢化玻璃, 应变阈值, Lagrange方法, 侵蚀算法
考虑约束爆炸后产物发生化学反应的约束空间内准静态温度计算
钟巍, 田宙, 赵阳
2015, 35(6): 777-784. doi: 10.11883/1001-1455(2015)06-0777-08
考虑爆炸产物发生化学反应产生的影响,对约束爆炸后约束空间内准静态温度的计算进行了研究。以能量守恒定律为基础,考虑爆炸产物的化学反应动力学过程,推导得到约束空间准静态温度的计算公式和方法,使用C++语言编写了计算程序,并对TNT炸药约束爆炸的情况进行了计算。计算结果表明,对于约束爆炸,爆炸产物发生的化学反应对约束空间内温度的变化有明显影响,且不同的药量体积比条件下,准静态温度的变化趋势不同。研究结果可为更准确的计算约束爆炸后的准静态温度及其他爆炸参数提供有效的方法。
关键词: 爆炸力学, 准静态温度, 约束爆炸, TNT炸药, 化学反应动力学, 药量体积比