高原环境爆炸冲击波传播特性的实验研究

陈龙明 李志斌 陈荣 邹道逊

陈龙明, 李志斌, 陈荣, 邹道逊. 高原环境爆炸冲击波传播特性的实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2022, 42(5): 053206. doi: 10.11883/bzycj-2021-0279
引用本文: 陈龙明, 李志斌, 陈荣, 邹道逊. 高原环境爆炸冲击波传播特性的实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2022, 42(5): 053206. doi: 10.11883/bzycj-2021-0279
CHEN Longming, LI Zhibin, CHEN Rong, ZOU Daoxun. An experimental study on propagation characteristics of blast waves under plateau environment[J]. Explosion And Shock Waves, 2022, 42(5): 053206. doi: 10.11883/bzycj-2021-0279
Citation: CHEN Longming, LI Zhibin, CHEN Rong, ZOU Daoxun. An experimental study on propagation characteristics of blast waves under plateau environment[J]. Explosion And Shock Waves, 2022, 42(5): 053206. doi: 10.11883/bzycj-2021-0279

高原环境爆炸冲击波传播特性的实验研究

doi: 10.11883/bzycj-2021-0279
基金项目: 国家自然科学基金(11402299);湖南省自然科学基金(2020JJ3037)
详细信息
    作者简介:

    陈龙明(1996- ),男,博士研究生,chenlongming14@nudt.edu.cn

    通讯作者:

    李志斌(1985- ),男,博士,副教授,lizhibin@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: O382.1

An experimental study on propagation characteristics of blast waves under plateau environment

  • 摘要: 在评估弹药在高原的爆炸威力时,需要考虑高海拔条件对炸药爆炸冲击波参数的影响。为研究高海拔低气压条件下的冲击波传播规律,开展了模拟海拔高度h=500, 2 500, 4 500 m等3种气压条件下的爆炸冲击波测试实验。结果表明,当环境气压每下降20%时,冲击波超压、比冲量和到达时间平均降低约9%、10%和6%。将使用Sachs因子修正后的计算结果与测试数据进行对比分析,发现该方法能较好地预测不同环境条件下的爆炸冲击波参数。进一步分析了环境温度的影响,发现初始温度升高会使到达时间提前,本文实验的温度条件对超压和比冲量的影响并不显著。该研究结果对战斗部在高海拔的爆炸威力评估具有参考意义。
  • 图  1  大气参数随海拔的变化趋势

    Figure  1.  Atmospheric parameter changes at different altitudes

    图  2  实验装置示意图

    Figure  2.  Schematic of experimental device

    图  3  测点位置示意图(单位:m)

    Figure  3.  Distribution of measuring points (unit: m)

    图  4  不同工况下在1#测点测得的冲击波超压时程曲线

    Figure  4.  Blast wave overpressure-time curves obtained by the pressure sensor at monitoring point 1# under experimental conditions

    图  5  原始超压曲线及其拟合曲线

    Figure  5.  Typical measured original overpressure curve and its fitted curve by the Friedlander formula

    图  6  冲击波威力参数获取方法

    Figure  6.  Acquisition methods of shock wave parameters

    图  7  不同初始气压下,不同比例距离处的冲击波超压实验数据

    Figure  7.  Experimental blast wave overpressures at different scale distances under different initial atmospheric pressures

    图  8  不同初始气压下,不同比例距离处的冲击波比例比冲量的实验数据

    Figure  8.  Experimental blast wave scaled specific impulses at different scaled distancesunder different initial atmospheric pressures

    图  9  不同初始气压下,不同比例距离处的冲击波到达时间的实验数据

    Figure  9.  Experimental blast wave scaled arrival timesat different scaled distances under different initial atmospheric pressures

    图  10  Kinney公式的计算结果与实验数据对比

    Figure  10.  Comparison of the results calculated by Kinney’s formula[15] with experimental data

    图  11  不同海拔条件下,不同比例距离处,冲击波超压修正值与实验值的对比

    Figure  11.  Comparison of modified and experimental blast wave overpressures at scaled distances under different altitudes

    图  12  不同海拔条件下,不同比例距离处,冲击波比例比冲量的修正值与实验值的对比

    Figure  12.  Comparison of modified and experimental blast wave scaled specific impulses at scaled distances under different altitudes

    图  13  不同海拔条件下,不同比例距离处,冲击波到达时间的修正值与实验值的对比

    Figure  13.  Comparison of modified and experimental blast wave arrival time at scaled distances under different altitudes

    图  14  环境温度对冲击波超压的影响

    Figure  14.  Effect of ambient temperature on blast wave overpressure

    图  15  环境温度对冲击波比冲量的影响

    Figure  15.  Effect of ambient temperature on blast wave specific impulse

    图  16  环境温度对冲击波到达时间的影响

    Figure  16.  Effect of ambient temperature on blast wave arrival time

    表  1  大气参数

    Table  1.   Atmospheric parameters

    h/mph/kPaρh/(kg·m−3)ch/(m·s−1)Th/K
    0101.331.23340.29288.15
    1 000 89.881.11336.43281.65
    3 000 70.110.91328.58268.65
    5 000 54.020.74320.53255.65
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    表  2  初始实验条件

    Table  2.   Initial experimental conditions

    组别h/mrsp/mmmsp/kgph/kPaTh/K
    1 500350.29294.51310.35
    2 500350.29195.02299.95
    32 500350.29274.05299.85
    42 500350.29173.99298.75
    54 500350.29257.01299.25
    64 500350.29157.08301.75
    7 500250.10795.03299.05
    8 500250.10694.90299.65
    92 500250.10674.07302.15
    102 500250.10773.97302.35
    114 500250.10557.05297.25
    124 500250.10557.02305.25
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-02
  • 修回日期:  2021-11-24
  • 网络出版日期:  2022-03-11
  • 刊出日期:  2022-05-27

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