Quasi-static pressure characteristic of TNT's internal explosion
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摘要: 为研究密闭空间内TNT爆炸准静态压力特性，通过理论分析得到了准静态压力计算模型，以爆炸罐和爆炸舱室为典型密闭空间环境开展了系列TNT内爆炸实验。结果表明，准静态压力的上升伴随着内爆炸冲击波的多次反射，反射结束后准静态压力到达峰值，药量-容积比是准静态压力的主要影响因素，准静态压力峰值及上升速率随着药量-容积比的增加而增加；基于实验数据拟合得到了TNT内爆炸准静态压力峰值经验公式，可用于准静态压力峰值预估及内爆炸威力评估。Abstract: In order to estimate the quasi-static pressure of TNT when it explodes in closed space, the calculation model of the quasi-static pressure is derived basing on the theoretical analysis. Moreover, a series of TNT's internal explosion tests are performed, these tests take the explosion vessel and explosion chamber as the closed container. The results show that the quasi-static pressure increases accompanied by multiple reflections of shockwave and the pressure reaches to the maximum when the reflection is over. The ratio of charge quality and volume is the main factor influenting quasi-static pressure. The peak and increasing rate of quasi-static pressure will increase with the growth of the ratio of charge quality and volume. According to the experimental data of TNT's internal explosion, the empirical formula of the peak for the quasi-static pressure is fitted, The formula can be used to calculate of quasi-static pressure's peak value and assess the lethality of internal explosion.
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Key words:
- TNT /
- internal explosion /
- quasi-static pressure /
- the ratio of charge quality and volume
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图 4 内爆超压及准静态时程曲线
Figure 4. Histories of internal overpressure and quasi-static pressure
表 1 实验结果
Table 1. Experimental data
实验装置 V/m3 m/kg (m·V-1)/(kg·m-3) pqs, max/MPa Δp/MPa 爆炸罐 26 0.5 0.019 23 0.089 1.95 爆炸罐 26 1.0 0.038 46 0.150 3.64 爆炸罐 26 2.0 0.076 92 0.237 10.08 爆炸罐 26 4.0 0.153 85 0.360 23.13 爆炸舱室1 0.612 0.03 0.049 02 0.180 - 爆炸舱室2 1.046 0.03 0.028 68 0.120 - 爆炸舱室3 2.013 0.03 0.014 90 0.073 - 
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表 2 不同条件下的实验结果
Table 2. Experimental data under different conditions
来源 V/m3 m/kg (m·V-1)
/(kg·m-3)pqs, max
/MPa本文 26 0.5 0.019 0.089 本文 26 1.0 0.038 0.150 本文 26 2.0 0.077 0.237 本文 26 4.0 0.154 0.360 本文 0.612 0.03 0.049 0.180 本文 1.046 0.03 0.029 0.120 本文 2.013 0.03 0.015 0.073 文献[11] 0.5 0.08 0.160 0.308 文献[11] 0.5 0.10 0.200 0.409 文献[10] 0.016 0 0.008 0.50 0.96 文献[12] 0.013 3 0.008 0.60 0.89 文献[10] 0.034 6 0.027 0.78 1.13 文献[10] 0.005 7 0.008 1.06 1.58 文献[12] 0.015 0 0.027 1.80 2.19 文献[12] 0.007 5 0.027 3.59 3.30 文献[10] 0.034 6 0.133 3.84 3.48 文献[10] 0.020 6 0.133 6.46 4.80 文献[10] 0.015 0 0.133 8.87 6.22
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表 3 公式(7)与公式(8)计算结果对比
Table 3. Comparison of calculation results between formula (7) and (8)
(m·V-1)
/(kg·m-3)pqs, max
/MPa式(7) 式(8) 计算值
/MPa偏差
/%计算值
/MPa偏差
/%0.019 0.089 0.130 46.360 0.095 6.205 0.038 0.150 0.215 43.041 0.151 0.889 0.077 0.237 0.357 50.534 0.244 3.143 0.154 0.360 0.588 63.238 0.391 8.714 0.049 0.180 0.258 43.145 0.180 -0.084 0.029 0.120 0.177 47.182 0.126 4.966 0.015 0.073 0.110 50.512 0.081 10.282 0.160 0.308 0.604 96.121 0.402 30.410 0.200 0.409 0.709 73.431 0.467 14.272 0.50 0.96 1.372 42.921 0.871 -9.303 0.60 0.89 1.565 75.787 0.985 10.723 0.78 1.13 1.890 67.239 1.178 4.212 1.06 1.58 1.450 -8.211 1.80 2.19 2.078 -5.126 3.59 3.30 3.320 0.614 3.84 3.48 3.476 -0.128 6.46 4.80 4.948 3.079 8.87 6.22 6.136 -1.346
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图(6) / 表(3)
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