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爆炸近区流场的数值模拟方法研究

0引言凝聚态炸药爆轰及其与空气的相互作用问题具有广泛的应用背景,相应的实验及理论研究已经有了上百年的历史,例如对于常见的球形装药空中爆炸问题,目前已经积累了大量的实验数据及经验公式,理论研究也相对完善。对于结构所受爆炸波的冲击载荷,相关研究也很丰富[1-2]。但是实验研究具有成本高、危险性大的缺点,而数值模拟具有低成本、低危险性、高效率的优点,而且能够模拟无法进行实验,或者实际中极少出现的故障情况,近年来随着数值模拟技术的发展,数值模拟受到了越来越多的重视,在实验设计、实验结果推广、故障诊断、工程实际等方面都得到了越来越多的应用。数值模拟爆炸波的远场效应时,可不考虑爆轰反应的细节而采用瞬时爆轰模型,认为炸药爆轰瞬时完成,形成一团高温、高压的均匀燃气;也可采用点爆炸模型或者经验公式给出计算的初场,这些方法在爆炸波与物体相互作用的模拟方面都取得了很好的效果[3-4]。如果爆炸初场的半径取得较大,则爆轰产物密度较小,可用完全气体状态方...  (本文共8页) 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

包含运动界面的爆炸流场数值模拟方法及其应用

凝聚态炸药的爆炸流场广泛存在于国防和国民经济建设的许多领域,典型的爆炸流场中存在三种不同形式的运动界面:炸药/爆轰产物与空气的界面、空气与可动物体的界面、爆轰产物/空气与水的界面,本文采用数值方法对这三类运动界面问题进行研究。本文首先发展了一套动态混合网格的多组分流动数值模拟算法及软件,并以此作为研究工作的基础。该软件在动态混合网格上求解任意拉格朗日-欧拉形式的积分型控制方程,空间离散采用AUSM+-up和HLLC格式以及Venkatakrishnan限制器,时间离散采用Runge-Kutta格式,具有时空二阶精度,可以处理一维/二维/三维及球、柱、轴对称问题。计算方法不涉及特征矩阵的分解,适于计算各种形式的单流体/混合流体状态方程。在动网格方面,采用弹簧近似和网格重构相结合的方法模拟运动边界,采用虚拟网格通气技术解决运动物体从接触到分离过程中网格拓扑变化的难题。针对炸药/爆轰产物与空气的界面,采用流体混合型方法,提出了一种炸药...  (本文共174页) 本文目录 | 阅读全文>>

《世界采矿快报》1988年32期
世界采矿快报

提高爆破效能的一种手段

在人类所利用的各种不同形式的能源中,炸药能占有特殊的位置。可是,爆炸的平均有效利用系数,亦即爆破时释放的炸药能转换成有用机械功的份额仍然是很低的,甚至低于大多数其他形式的能源。业已确定,爆破的总效能与炸药包的能量成比例,并且,一方面受荷载的制约,即受爆破孔中总脉冲压力值和爆轰产物流动的影响,另一方面,也受爆轰产物与周围介质的相互作用及其物理力学性质的影响。爆破孔中的压力脉冲是以压力增长到最大值的速度、最大压力值、最大压力的存在时间为标志的,并决定着在介质中产生的应力场特征,因而也决定着全部的爆破功。这样一来,在评价爆破的效能及爆炸能的有效利用系数时,炸药的爆轰特性具有重要意义。 在爆破荷载作用下的破坏过程是在爆轰产物、冲击波及应力波的综合作用下进行的。为了增大药包的有益功就应该减少消耗于近区的能量。所谓近区是指高压和强烈的过破碎区,在其中消耗了主要的爆破能。近区的相对尺寸是不大的,为2一3倍药包半径,可是却严重影响到介质中炸药爆...  (本文共2页) 阅读全文>>

《爆炸与冲击》1984年03期
爆炸与冲击

管内爆轰产物压力测量

一、前言金属圆管在管内炸药爆轰作用下,管壁发生变形和断裂。管壁贯穿断裂的条件最先山第3期’爆炸与冲击75 G .1 .Taylor提出〔,〕。基于径向断裂的假设,他认为,当壳体内壁的环向应力由压缩状态转 变为拉伸状态时,壳体发生贯穿断裂。对于薄壁管导出如下的断裂条件:当P.二Y时,壳体 发生贯穿断裂,这里,Y为壳体材料的动态屈服强度,几为作用在壳体内壁上的爆轰产物压 力。 我们测量了管内爆轰产物压力,其目的在于从实验上直接验证G .1·Taylor断裂条件, 以便在数值模拟计算中予估壳体的断裂时间。 本文采用脉冲X光诊断技术对爆轰产物压力进行测量,给出管壁某一位置开始断裂时刻 的爆轰产物压力值。此实验结果表明G .1 .Taylor断裂条件基本上是正确的。 二、实验方法 我们采用文献〔2〕的思想,根据目前现有条件,设计了如下实验。实验装置如图2一I 所示。在45’钢圆管内装有药柱,它是由8个现有的砂20 x 2.5泰刻专爆药柱叠...  (本文共5页) 阅读全文>>

《物理学报》2012年23期
物理学报

高温高压下爆轰产物中不同种分子间的相互作用

1引言大多数凝聚态炸药最基本的组成是C,H,N和O原子,大量的数值模拟Il]结果表明,这类炸药在Chapman一Jouguet(CJ)爆轰后主要生成NZ,COZ,HZO和游离态的碳,还有少量的CO,NH3,HZ,CH4,NO,o:等.这些产物分子间的相互作用对各种理论模型的计算结果起着至关重要的作用.为此美国各大实验室投入大量的人力物力[z]研究这些产物的冲击压缩特性,并由此确定同种分子间相互作用势.但是,在爆轰产物中不同种分子间的相互作用要比同种分子之间的相互作用多得多.在早期的研究中,不同种爆轰产物分子间相互作用势参数一般由推广的Lorent一Berthelor组合规则求出[s],混合修正系数均取为1,即认为不同分子之间是理想混合.但实验和理论模拟表明,在一定的温度和压力下,不同分子之间并非理想混合,而是出现超临界流体相的分离. 1594年van de:waals[4]首次从理论上预测了超临界流体相分离的存在,半个世纪以后实...  (本文共5页) 阅读全文>>

《矿冶工程》2002年03期
矿冶工程

爆轰产物法合成纳米金刚石研究现状

爆轰法是利用负氧平衡炸药爆炸产生的瞬时超高温高压使释放的自由碳原子重新排列聚集晶化后形成纳米金刚石的技术。由于爆轰过程的瞬时性决定其产物为超细的金刚石 (Ultrafinediamond简称UFD) ,平均粒径 4~ 10nm。1982年前苏联的流体物理所最早取得爆轰合成纳米金刚石的可重复性结果 ;1988年《自然》杂志上公布了美国和德国研究者对爆轰过程的实验观测[1] 。1990年前苏联在试生产的基础上建立了年产数十至数百千克规模的工业实验装置。 1993年以后 ,在白俄罗斯的明克斯市、乌克兰的日托耒尔市、俄罗斯的圣彼得堡等均形成了年产数千万克拉超细金刚石的工业生产规模。目前在前苏联地区超细金刚石的年产量约为5千万克拉左右 ,研究重点已转向产品的改性和应用 ,并在磨合油、耐磨复合镀等方面得到了应用。与前苏联学者研究出发点不同 ,美国进行核武器和常规基础性研究的三大国家实验室对爆轰过程中碳相行为进行了较深入的理论和实验研究 ,并...  (本文共5页) 阅读全文>>

《高压物理学报》1991年02期
高压物理学报

新型爆轰产物物态方程

一、引言 爆轰产物物态方程是描述高温高压下爆轰产物气体的压强、温度和体积之间的关系式。它是研究起爆、爆轰与爆炸作用的基础,也是预报未知炸药的爆轰性能,指导火炸药等含能材料发展方向的理论基础。自一次大战以来,许多国家投入了大量财力开发研究,各种各样物态方程的数学物理模型相继诞生。例如美国的B Kw,UD,JCZ··一,日本的KHT,法国的wCA,以及苏联的固体模型等。由于爆轰具有高温(3 00oK),高压(几十吉帕)与反应瞬时性等特点,给研究工作带来了极大困难,到目前为止,尚没有哪个物态方程能完全满足应用要求。因此,各国对它的研究仍有增无减。 八十年代中期,本项目从位力(V irial)理论与相似假设出发,所建立的爆轰产物物态方程,命名为vLW物态方程!”。与此同时,一组不同于目前国内外普遍采用描述爆轰产物的热力学函数方程组也建立起来了”3,。在此基础上,一个以vLw物态方程为主导的多功能v LW计算程序亦随着编写成功。本程序在爆...  (本文共6页) 阅读全文>>