2024年 44卷 第6期
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2024, 44(6): 061001.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0336
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为探究定向断裂控制爆破下层理页岩的爆破致裂机理，采用切缝药包，对四种切缝角度下的页岩立方体试件进行爆破试验，采用数字图像相关技术（DIC）对页岩试件表面应变场的演化过程进行监测，分析了微裂纹孕育至宏观裂纹贯通的内在机理，并基于盒维数理论计算了不同切缝角度下页岩试件表面裂纹的分形维数，采用Matlab软件对爆后块度的筛分方法进行了编程分析，开发了全自动的粒径分析程序，实现了粒径圈定的可视化。试验结果表明：试件在不同比例爆距内的裂纹总密度与比例爆距之间存在负相关的幂函数关系，切缝方向与层理弱面的夹角对微观损伤区域出现的位置影响显著，当层理弱面与切缝方向平行时，损伤区域多集中于层理弱面处，对宏观裂纹的扩展路径影响显著，易于形成单一裂纹；层理弱面处的能量泄漏是造成页岩爆破破碎效果较差的重要因素，当切缝方向与层理弱面一致时，试件爆后的大块占比较高，爆后块度的分形维数平均值在各组间最低，仅为0.7843，而当切缝方向与层理面垂直时，试件的爆后块度分布较为均匀，爆后块度的分形维数平均值达到了2.5233，爆破破碎效果相对较好。
为探究定向断裂控制爆破下层理页岩的爆破致裂机理，采用切缝药包，对四种切缝角度下的页岩立方体试件进行爆破试验，采用数字图像相关技术（DIC）对页岩试件表面应变场的演化过程进行监测，分析了微裂纹孕育至宏观裂纹贯通的内在机理，并基于盒维数理论计算了不同切缝角度下页岩试件表面裂纹的分形维数，采用Matlab软件对爆后块度的筛分方法进行了编程分析，开发了全自动的粒径分析程序，实现了粒径圈定的可视化。试验结果表明：试件在不同比例爆距内的裂纹总密度与比例爆距之间存在负相关的幂函数关系，切缝方向与层理弱面的夹角对微观损伤区域出现的位置影响显著，当层理弱面与切缝方向平行时，损伤区域多集中于层理弱面处，对宏观裂纹的扩展路径影响显著，易于形成单一裂纹；层理弱面处的能量泄漏是造成页岩爆破破碎效果较差的重要因素，当切缝方向与层理弱面一致时，试件爆后的大块占比较高，爆后块度的分形维数平均值在各组间最低，仅为0.7843，而当切缝方向与层理面垂直时，试件的爆后块度分布较为均匀，爆后块度的分形维数平均值达到了2.5233，爆破破碎效果相对较好。
2024, 44(6): 062101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0037
摘要:
采用高速相机和压力传感器，对开放空间中稳态射流氢气点火爆炸初期的火焰行为和超压变化规律进行了实验研究。结果表明：在点火爆炸初期，火焰在点火电极处以球形向外扩散；爆炸后4~6 ms，火焰前锋达到最大位移，之后逐渐熄灭，最后形成射流火焰。火焰前锋位移主要受喷嘴直径影响，并随喷嘴直径的增大而增大。火焰宽度的变化规律与火焰前锋位移基本相似。整个爆炸过程仅出现1个超压峰值，正压维持时间约为1 ms。在同一点火距离处，峰值超压随氢气流量的增加而增大。在相同氢气流量下，峰值超压随点火距离的增大而减小。最大峰值超压与氢气流量成正比，与点火距离成反比。
采用高速相机和压力传感器，对开放空间中稳态射流氢气点火爆炸初期的火焰行为和超压变化规律进行了实验研究。结果表明：在点火爆炸初期，火焰在点火电极处以球形向外扩散；爆炸后4~6 ms，火焰前锋达到最大位移，之后逐渐熄灭，最后形成射流火焰。火焰前锋位移主要受喷嘴直径影响，并随喷嘴直径的增大而增大。火焰宽度的变化规律与火焰前锋位移基本相似。整个爆炸过程仅出现1个超压峰值，正压维持时间约为1 ms。在同一点火距离处，峰值超压随氢气流量的增加而增大。在相同氢气流量下，峰值超压随点火距离的增大而减小。最大峰值超压与氢气流量成正比，与点火距离成反比。
2024, 44(6): 062301.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0267
摘要:
针对弹体侵彻过程中装药常常受到多脉冲载荷作用的问题，提出了一种装药多脉冲加载装置，研究了多脉冲加载下装药的应力放大效应。基于集中质量法建立了多脉冲加载装置的等效弹簧模型，对产生应力放大的条件进行了探讨。结果表明，多脉冲载荷频率与装药固有频率匹配时系统发生共振，装药产生响应放大，放大倍数随结构间隙宽度的增加而降低。装药多脉冲加载下存在一个时间区间，撞击加载的发生时刻落在该区间内时系统可产生放大效果。对高聚物黏结炸药 （polymer bonded explosive, PBX） 模拟材料，实现了实验室条件下应力幅值百兆帕、脉冲间隔毫秒级、脉冲次数3次且幅值逐渐放大的多脉冲载荷加载。
针对弹体侵彻过程中装药常常受到多脉冲载荷作用的问题，提出了一种装药多脉冲加载装置，研究了多脉冲加载下装药的应力放大效应。基于集中质量法建立了多脉冲加载装置的等效弹簧模型，对产生应力放大的条件进行了探讨。结果表明，多脉冲载荷频率与装药固有频率匹配时系统发生共振，装药产生响应放大，放大倍数随结构间隙宽度的增加而降低。装药多脉冲加载下存在一个时间区间，撞击加载的发生时刻落在该区间内时系统可产生放大效果。对高聚物黏结炸药 （polymer bonded explosive, PBX） 模拟材料，实现了实验室条件下应力幅值百兆帕、脉冲间隔毫秒级、脉冲次数3次且幅值逐渐放大的多脉冲载荷加载。
2024, 44(6): 062302.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0381
摘要:
为研究密闭空间中复合装药能量的释放特性，设计了一种同轴复合装药，其内层为温压炸药，外层为不同组分的混合燃料，混合燃料主要由铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）活性材料或硼基燃料组成，利用密闭爆炸装置开展了复合装药的内爆炸试验，获取了壁面冲击波超压和准静态压力。试验结果表明：相同质量、不同硼基燃料含量的复合装药在密闭空间内爆炸，产生的准静态压力随着硼基燃料含量的增加呈现先升高后降低的趋势，硼基燃料分解产物参与二次反应的最佳体积分数在1.0%左右；对于复合装药，密闭空间中氧气含量有限，当参与二次反应的物质浓度达到一定阈值时，无论是提高点火能量还是提高反应物浓度，准静态压力都无法获得高效提升，能量利用率没有提高。
为研究密闭空间中复合装药能量的释放特性，设计了一种同轴复合装药，其内层为温压炸药，外层为不同组分的混合燃料，混合燃料主要由铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）活性材料或硼基燃料组成，利用密闭爆炸装置开展了复合装药的内爆炸试验，获取了壁面冲击波超压和准静态压力。试验结果表明：相同质量、不同硼基燃料含量的复合装药在密闭空间内爆炸，产生的准静态压力随着硼基燃料含量的增加呈现先升高后降低的趋势，硼基燃料分解产物参与二次反应的最佳体积分数在1.0%左右；对于复合装药，密闭空间中氧气含量有限，当参与二次反应的物质浓度达到一定阈值时，无论是提高点火能量还是提高反应物浓度，准静态压力都无法获得高效提升，能量利用率没有提高。
2024, 44(6): 062303.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0353
摘要:
为了研究HMX基含铝压装炸药在慢烤过程中点火时刻的压力参量，设计了0.1和1.0 ℃/min升温速率下的慢烤试验，并对炸药内部进行了多点测温。在此基础上，基于炸药的通用烤燃模型，将HMX的多步分解机制与铝粉反应相结合，并考虑其分解中的相变过程，建立了HMX基含铝压装炸药慢烤反应速率与压力相关的计算模型并进行了数值模拟。试验结果表明，在0.1 ℃/min的升温速率下，端盖喷出，壳体沿轴向撕开裂缝，无药粉残留，判定炸药发生爆燃反应；在1.0 ℃/min的升温速率下，壳体发生轻微变形，有部分药粉残留，判定炸药发生燃烧反应。数值研究结果表明，随着热刺激强度的提高，炸药的点火温度呈对数上升趋势，而烤燃弹的反应进度和内部压力呈现指数下降趋势，且烤燃弹内部的反应压力在HMX相变前呈缓慢上升趋势，相变后呈快速上升趋势。
为了研究HMX基含铝压装炸药在慢烤过程中点火时刻的压力参量，设计了0.1和1.0 ℃/min升温速率下的慢烤试验，并对炸药内部进行了多点测温。在此基础上，基于炸药的通用烤燃模型，将HMX的多步分解机制与铝粉反应相结合，并考虑其分解中的相变过程，建立了HMX基含铝压装炸药慢烤反应速率与压力相关的计算模型并进行了数值模拟。试验结果表明，在0.1 ℃/min的升温速率下，端盖喷出，壳体沿轴向撕开裂缝，无药粉残留，判定炸药发生爆燃反应；在1.0 ℃/min的升温速率下，壳体发生轻微变形，有部分药粉残留，判定炸药发生燃烧反应。数值研究结果表明，随着热刺激强度的提高，炸药的点火温度呈对数上升趋势，而烤燃弹的反应进度和内部压力呈现指数下降趋势，且烤燃弹内部的反应压力在HMX相变前呈缓慢上升趋势，相变后呈快速上升趋势。
2024, 44(6): 063101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0323
摘要:
提出了含液金属蜂窝夹芯结构的防护方案；设计了含液金属蜂窝夹芯结构的制备方法，以满足结构内液体的密封、液体含量以及填充位置可调控的需求；并通过冲击实验获得了结构在不同冲击速度下的动态响应，同时采用有限元方法进一步讨论了冲击速度、液体含量对结构抗冲击以及冲后振动特性的影响。研究结果表明含液结构的抗冲击表现优于无填充结构，且含液结构抗冲击、冲后振动特性受含液量的影响，当芯体内充满液体时结构可获得最优的抗冲击性能。
提出了含液金属蜂窝夹芯结构的防护方案；设计了含液金属蜂窝夹芯结构的制备方法，以满足结构内液体的密封、液体含量以及填充位置可调控的需求；并通过冲击实验获得了结构在不同冲击速度下的动态响应，同时采用有限元方法进一步讨论了冲击速度、液体含量对结构抗冲击以及冲后振动特性的影响。研究结果表明含液结构的抗冲击表现优于无填充结构，且含液结构抗冲击、冲后振动特性受含液量的影响，当芯体内充满液体时结构可获得最优的抗冲击性能。
2024, 44(6): 063102.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0366
摘要:
为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理，采用光滑粒子流体动力学与有限单元（FEM-SPH）耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程，并与试验结果对比，以验证数值方法的有效性；采用FEM-SPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式，揭示其水下防爆机理，并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明：模拟结果与试验结果较为吻合，验证了模拟方法的有效性；在含12 mm厚波纹钢的复合结构（T-12）、含75°夹角的波纹钢复合结构（A-75）和含厚70 mm波纹钢的复合结构（WH-70）三种防护方案下，墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%；预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。
为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理，采用光滑粒子流体动力学与有限单元（FEM-SPH）耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程，并与试验结果对比，以验证数值方法的有效性；采用FEM-SPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式，揭示其水下防爆机理，并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明：模拟结果与试验结果较为吻合，验证了模拟方法的有效性；在含12 mm厚波纹钢的复合结构（T-12）、含75°夹角的波纹钢复合结构（A-75）和含厚70 mm波纹钢的复合结构（WH-70）三种防护方案下，墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%；预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。
2024, 44(6): 063201.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0391
摘要:
对双孔交错起爆方式下孔间爆炸应力波的碰撞机制和破岩效果开展了研究，基于应力波正、斜碰撞理论研究了孔间爆炸应力波的相互作用机制，证明了双孔交错起爆方式下孔间应力波碰撞引起的应力增强效应；借助ANSYS/LS-DYNA有限元程序中岩石的RHT模型和炸药的JWL状态方程，模拟了交错、孔底和孔口起爆方式下孔间应力波的大小和破岩效果；最后，结合现场试验对比分析了不同起爆方式下爆炸应力波的相互作用及含砾石岩体的破碎块度分布特征。结果表明：双孔交错起爆下两应力波首先在孔间正碰撞，碰撞后的压力与应力波稳定传播时的压力比为2.4；当入射角在0°~44°区间时，应力波斜碰撞，压力比由4.1降至2.3；当入射角处于44°~90°区间时，应力波发生马赫反射，压力比由3.5降至1.0。交错、孔底起爆方式下，爆破块度尺寸小于250 mm的比例分别为25.5%和20.9%，爆破块度尺寸大于750 mm的比例分别为9.2%和17.5%。双孔交错起爆引起的应力波碰撞增强效应可有效改善含砾石岩体的钻孔爆破破碎效果。
对双孔交错起爆方式下孔间爆炸应力波的碰撞机制和破岩效果开展了研究，基于应力波正、斜碰撞理论研究了孔间爆炸应力波的相互作用机制，证明了双孔交错起爆方式下孔间应力波碰撞引起的应力增强效应；借助ANSYS/LS-DYNA有限元程序中岩石的RHT模型和炸药的JWL状态方程，模拟了交错、孔底和孔口起爆方式下孔间应力波的大小和破岩效果；最后，结合现场试验对比分析了不同起爆方式下爆炸应力波的相互作用及含砾石岩体的破碎块度分布特征。结果表明：双孔交错起爆下两应力波首先在孔间正碰撞，碰撞后的压力与应力波稳定传播时的压力比为2.4；当入射角在0°~44°区间时，应力波斜碰撞，压力比由4.1降至2.3；当入射角处于44°~90°区间时，应力波发生马赫反射，压力比由3.5降至1.0。交错、孔底起爆方式下，爆破块度尺寸小于250 mm的比例分别为25.5%和20.9%，爆破块度尺寸大于750 mm的比例分别为9.2%和17.5%。双孔交错起爆引起的应力波碰撞增强效应可有效改善含砾石岩体的钻孔爆破破碎效果。
2024, 44(6): 063202.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0432
摘要:
为提升工程结构的抗爆安全性，同时降低水泥基超高性能混凝土高水泥用量对环境的不利影响，提出了一种基于地聚物超高性能混凝土的新型复合板，通过现场爆炸试验和数值模拟研究了该复合板在接触爆炸荷载作用下的动态响应与破坏机理。共测试了1块普通混凝土板和3块地聚物超高性能混凝土复合板，其中地聚物超高性能混凝土复合板由地聚物超高性能混凝土、钢丝网和吸能层制备而成。研究结果表明：采用地聚物超高性能混凝土代替普通混凝土能够有效提升混凝土板的抗爆性能；吸能层材料的高可压缩性和低抗剪强度是造成冲切破坏的主要原因；随着聚氨酯泡沫板层数的增加，复合板的爆坑深度增加，板底跨中位移增大；对复合板进行抗爆设计时，必须考虑吸能泡沫材料的可压缩性及其与地聚物超高性能混凝土之间的波阻抗匹配问题，才能有效提升复合板的抗爆性能。
为提升工程结构的抗爆安全性，同时降低水泥基超高性能混凝土高水泥用量对环境的不利影响，提出了一种基于地聚物超高性能混凝土的新型复合板，通过现场爆炸试验和数值模拟研究了该复合板在接触爆炸荷载作用下的动态响应与破坏机理。共测试了1块普通混凝土板和3块地聚物超高性能混凝土复合板，其中地聚物超高性能混凝土复合板由地聚物超高性能混凝土、钢丝网和吸能层制备而成。研究结果表明：采用地聚物超高性能混凝土代替普通混凝土能够有效提升混凝土板的抗爆性能；吸能层材料的高可压缩性和低抗剪强度是造成冲切破坏的主要原因；随着聚氨酯泡沫板层数的增加，复合板的爆坑深度增加，板底跨中位移增大；对复合板进行抗爆设计时，必须考虑吸能泡沫材料的可压缩性及其与地聚物超高性能混凝土之间的波阻抗匹配问题，才能有效提升复合板的抗爆性能。
2024, 44(6): 063301.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0379
摘要:
为探究负载对穿甲杆侵彻钢靶行为的影响，采用试验和数值计算相结合的方法，研究了带负载和不带负载穿甲杆对603装甲钢的侵彻行为，分析了负载、入射角度、撞击速度以及负载质心位置对穿甲杆侵彻深度、偏转角度的影响。研究结果表明：斜侵彻时负载使穿甲杆的侵彻深度提高并减小穿甲杆侵彻过程中的弹道偏转角度，提高了穿甲杆的侵彻能力；正侵彻时负载撞击靶板表面消耗能量，不利于提高穿甲杆侵彻深度；撞击速度为1400 m/s，入射角为60°时，负载降低了穿甲杆临界跳飞速度；负载质心距穿甲杆头部距离大于穿甲杆长度1/2时，弹道偏转角度减小，负载使穿甲杆的侵彻能力增强。
为探究负载对穿甲杆侵彻钢靶行为的影响，采用试验和数值计算相结合的方法，研究了带负载和不带负载穿甲杆对603装甲钢的侵彻行为，分析了负载、入射角度、撞击速度以及负载质心位置对穿甲杆侵彻深度、偏转角度的影响。研究结果表明：斜侵彻时负载使穿甲杆的侵彻深度提高并减小穿甲杆侵彻过程中的弹道偏转角度，提高了穿甲杆的侵彻能力；正侵彻时负载撞击靶板表面消耗能量，不利于提高穿甲杆侵彻深度；撞击速度为1400 m/s，入射角为60°时，负载降低了穿甲杆临界跳飞速度；负载质心距穿甲杆头部距离大于穿甲杆长度1/2时，弹道偏转角度减小，负载使穿甲杆的侵彻能力增强。
2024, 44(6): 065101.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0252
摘要:
针对飞机典型部位在遭到高速破片攻击后结构整体的战伤状态及破片的剩余行为开展数值模拟。应用LS-DYNA软件，结合有限单元方法（finite element method, FEM）和光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics, SPH）两者的优势，建立自适应的FEM-SPH耦合模拟方法，并构建2种飞机典型部位的计算模型，采用六面体网格局部细化方法实现了核心位置的精确模拟，并进行试验来验证数值模型；开展了一系列高速冲击战伤模拟，对比了不同工况下破片高速冲击结构后形成的碎片云和破口形貌，并对破片的剩余速度和质量进行分析，确定了破片在结构蒙皮上的临界跳飞角。结果表明：自适应FEM-SPH耦合算法的计算结果与试验结果吻合良好，能够对破片高速冲击战伤进行有效准确模拟；碎片云分布形状随破片速度增加变得狭长，冲击角度会改变碎片云和结构破口形状朝向；碎片云高度和扩散速度随破片速度或角度的变化趋势基本一致并都呈线性关系；破片的速度减少量不随初始速度变化，质量减少量则与冲击速度正相关，两者与冲击角度都负相关；破片临界跳飞角与冲击速度大小基本呈线性关系。
针对飞机典型部位在遭到高速破片攻击后结构整体的战伤状态及破片的剩余行为开展数值模拟。应用LS-DYNA软件，结合有限单元方法（finite element method, FEM）和光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics, SPH）两者的优势，建立自适应的FEM-SPH耦合模拟方法，并构建2种飞机典型部位的计算模型，采用六面体网格局部细化方法实现了核心位置的精确模拟，并进行试验来验证数值模型；开展了一系列高速冲击战伤模拟，对比了不同工况下破片高速冲击结构后形成的碎片云和破口形貌，并对破片的剩余速度和质量进行分析，确定了破片在结构蒙皮上的临界跳飞角。结果表明：自适应FEM-SPH耦合算法的计算结果与试验结果吻合良好，能够对破片高速冲击战伤进行有效准确模拟；碎片云分布形状随破片速度增加变得狭长，冲击角度会改变碎片云和结构破口形状朝向；碎片云高度和扩散速度随破片速度或角度的变化趋势基本一致并都呈线性关系；破片的速度减少量不随初始速度变化，质量减少量则与冲击速度正相关，两者与冲击角度都负相关；破片临界跳飞角与冲击速度大小基本呈线性关系。
2024, 44(6): 065102.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0370
摘要:
舰艇在作战过程中受到武器攻击，从爆炸产生的破口持续多向进水，影响舰艇的不沉性。为了探究水下爆炸破损分布特性，开展了驳船近场水下爆炸试验，利用声固耦合法计算了冲击波与气泡射流载荷联合作用下全船结构的毁伤，得到整船塑性变形区域的凹陷深度为85 cm，L形破口宽30 cm，破口面积为0.2 m2。对比了试验和仿真数据，计算破口尺寸的相对误差小于20%，破口位置吻合较好，验证了模型的准确性。利用该模型进行了不同爆距下爆炸仿真计算，提出了驳船在近场水下爆炸载荷作用下的分布式损伤模式，明确了舰船结构的毁伤除整体折断和局部大型破口外还有广泛分布的小裂缝存在于舱壁、舷侧外板等部位。随着冲击因子从5.74减小至1.91，舱底破口尺寸减小，舱内裂缝增多；当冲击因子在1.91~2.87之间时，舱底破损为分散式的小型破口。舷侧、舱壁与舱底的连接处为薄弱部位，小裂缝分布较多，在舰艇设计过程中可重点加强防护。
舰艇在作战过程中受到武器攻击，从爆炸产生的破口持续多向进水，影响舰艇的不沉性。为了探究水下爆炸破损分布特性，开展了驳船近场水下爆炸试验，利用声固耦合法计算了冲击波与气泡射流载荷联合作用下全船结构的毁伤，得到整船塑性变形区域的凹陷深度为85 cm，L形破口宽30 cm，破口面积为0.2 m2。对比了试验和仿真数据，计算破口尺寸的相对误差小于20%，破口位置吻合较好，验证了模型的准确性。利用该模型进行了不同爆距下爆炸仿真计算，提出了驳船在近场水下爆炸载荷作用下的分布式损伤模式，明确了舰船结构的毁伤除整体折断和局部大型破口外还有广泛分布的小裂缝存在于舱壁、舷侧外板等部位。随着冲击因子从5.74减小至1.91，舱底破口尺寸减小，舱内裂缝增多；当冲击因子在1.91~2.87之间时，舱底破损为分散式的小型破口。舷侧、舱壁与舱底的连接处为薄弱部位，小裂缝分布较多，在舰艇设计过程中可重点加强防护。
2024, 44(6): 065103.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0250
摘要:
部分充液罐体内的液体在外部激励的作用下容易出现晃动现象，由液体晃动产生的附加力和力矩会对载液罐车产生不利影响。为了避免液罐车制动时其罐内液体产生较大幅度的晃动，提出了几种类型的防波板，并研究了防波板及其几何参数对液罐车内液体晃动的影响。首先，建立了基于有限体积法的液体晃动的数值模型。其次，对液体晃动现象进行了一系列的实验，通过将实验获得的液面波形与同等条件下数值模拟获得的结果进行对比，验证数值模型的有效性。最后，将验证后的数值模型用于分析防波板的几何参数对液体晃动响应的影响。研究结果表明，开孔防波板不仅可以有效降低罐内晃动响应参数的峰值，还可以明显缩短罐内晃动液体达到稳定的时间；防波板的开孔位置和孔的数量在车辆制动过程中对罐体内液体晃动引起的纵向力的峰值影响差别不大，但是对液体晃动引起的俯仰力矩的峰值的影响比较明显；晃动响应参数峰值的下降率会随着充液高度的增加呈先下降后上升的趋势，液体晃动引起的俯仰力矩的峰值取得最大值时，防波板对罐体内的液体晃动的抑制效果最差。
部分充液罐体内的液体在外部激励的作用下容易出现晃动现象，由液体晃动产生的附加力和力矩会对载液罐车产生不利影响。为了避免液罐车制动时其罐内液体产生较大幅度的晃动，提出了几种类型的防波板，并研究了防波板及其几何参数对液罐车内液体晃动的影响。首先，建立了基于有限体积法的液体晃动的数值模型。其次，对液体晃动现象进行了一系列的实验，通过将实验获得的液面波形与同等条件下数值模拟获得的结果进行对比，验证数值模型的有效性。最后，将验证后的数值模型用于分析防波板的几何参数对液体晃动响应的影响。研究结果表明，开孔防波板不仅可以有效降低罐内晃动响应参数的峰值，还可以明显缩短罐内晃动液体达到稳定的时间；防波板的开孔位置和孔的数量在车辆制动过程中对罐体内液体晃动引起的纵向力的峰值影响差别不大，但是对液体晃动引起的俯仰力矩的峰值的影响比较明显；晃动响应参数峰值的下降率会随着充液高度的增加呈先下降后上升的趋势，液体晃动引起的俯仰力矩的峰值取得最大值时，防波板对罐体内的液体晃动的抑制效果最差。
2024, 44(6): 065401.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0363
摘要:
在自行搭建的5 L粉尘爆炸火焰传播特性实验装置中，实验研究了半封闭空间内氢化镁(MgH2)粉尘爆炸火焰的传播特性。实验结果表明：随MgH2粉尘浓度的提高，MgH2粉尘爆炸火焰由点火至稳定传播所用时间先缩短后延长以及预热区宽度先减小后增大，火焰亮度、锋面平滑度、及火焰传播速度呈先提高后降低的趋势，并在质量浓度为800 g/m3时呈最佳燃烧状态。不同浓度的MgH2粉尘爆炸火焰传播瞬时速度整体呈波动趋势，波动幅度随浓度的提高而先减小后增大，800 g/m3时波动幅度最小，瞬时传播速度变化趋势随浓度的变化呈现不同的变化趋势。最后，根据MgH2爆炸产物的XRD测试结果，分析MgH2粉尘爆炸反应机理，发现MgH2粉尘爆炸是以MgH2燃烧反应为主并伴随有MgH2和Mg(OH)2分解以及Mg和H2氧化等多个总包反应的复杂过程，爆炸反应的最终产物为MgO。
在自行搭建的5 L粉尘爆炸火焰传播特性实验装置中，实验研究了半封闭空间内氢化镁(MgH2)粉尘爆炸火焰的传播特性。实验结果表明：随MgH2粉尘浓度的提高，MgH2粉尘爆炸火焰由点火至稳定传播所用时间先缩短后延长以及预热区宽度先减小后增大，火焰亮度、锋面平滑度、及火焰传播速度呈先提高后降低的趋势，并在质量浓度为800 g/m3时呈最佳燃烧状态。不同浓度的MgH2粉尘爆炸火焰传播瞬时速度整体呈波动趋势，波动幅度随浓度的提高而先减小后增大，800 g/m3时波动幅度最小，瞬时传播速度变化趋势随浓度的变化呈现不同的变化趋势。最后，根据MgH2爆炸产物的XRD测试结果，分析MgH2粉尘爆炸反应机理，发现MgH2粉尘爆炸是以MgH2燃烧反应为主并伴随有MgH2和Mg(OH)2分解以及Mg和H2氧化等多个总包反应的复杂过程，爆炸反应的最终产物为MgO。
