FAE街道爆炸的三维数值模拟与面向对象编程

采用气液两相方程,对燃料空气炸药（FAE）气液两相爆轰的爆轰波发展过程进行数值模拟,以此结果作为计算的初值,用三维有限体积TVD方法和面向对象编程技术,模拟FAE爆炸产生的冲击波在街道中的传播规律以及对建筑物的毁伤效应,计算结果表明,三维有限体积TVD方法描述了FAE爆炸冲击波的反射,绕射,传播等物理现象,在计算机模型的构造和管理中,C＋＋和面向对象编程技术体现出极高的优越性,对连续边界的处理,采用了垂直扰动法,得到了清晰的物理图像。     

ANN在一次引爆FAE爆炸威力评价中的应用

在系统分析燃料空气炸药(FAE)爆炸威力主要影响因素的基础上，应用人工神经网络(ANN)理论及方法，建立了一次引爆FAE爆炸威力评价ANN模型，并利用该模型对不同配比环氧丙烷／铝粉混合燃料的爆轰参数及爆炸威力进行了模拟。结果表明，ANN模拟结果与一维多相爆轰模型计算值相当吻合，当铝粉含量处于50％～70％范围时，爆炸威力较为理想，当铝粉含量为65％时，爆炸威力指数达到最大。这一研究可为一次引爆FAE配方及战斗部设计与优化提供有益参考。     

现代战场软目标的杀手——面攻击FAE武器

上世纪60年代以来,美、苏等军事大国一直在秘密发展空气炸药(简称FAE)及燃料空气炸药武器(又称为油气炸弹、云爆武器等等) 上世纪70年代,美国、苏联、加拿大等国已开始研究第三代FAE武器。第三代燃料空气炸药武器研制的目标是将FAE二次起爆机制改为一次起爆,从而简化武器结构,提高武器性能,扩宽应用范围,增强自身生存能力和降低费用、提高效率的目的。     

含铝温压燃料爆炸抛撒过程中能量释放效率研究

通过研究不同含铝、镁、硼燃料试样在氧气、空气和氩气环境中燃烧热值的不同,分析金属添加剂种类、含量和颗粒度对燃料爆炸过程中能量释放效率的影响.同时根据不同燃料试样爆炸冲击波强度、爆炸火球的亮度和高温火球持续时间定性分析不同燃料添加剂在爆炸过程中能量的释放速率.结果表明,金属添加剂的物理化学性能、形状和颗粒度对能量释放效率具有重要影响;超细片状铝粉在爆炸过程中能量释放效率和能量释放速率均较高,是温压燃料配方的理想高能添加剂.     

电爆炸喷涂过程中冲击波的理论分析

电爆炸喷涂可用于零件内孔耐磨涂层的制备,涂层具有光滑致密、孔隙率低、结合强度高的特点.通过对空气中进行电爆炸金属丝制备表面涂层时冲击波传播规律的研究,运用量纲分析的方法建立了计算电爆炸冲击波传播规律的工程模型,并对冲击波对喷涂过程的影响进行了分析,提出了可以估算冲击波位置、压力、传播速度以及波后物质速度的计算公式.结果表明:沉积能量线密度越高,冲击波的波阵面压力越大、传播速度越快、波后物质速度越高、到达同样喷涂距离时间越短.     

空中和水下爆炸时钢筋混凝土板动态响应对比分析

 利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立钢筋混凝土板在不同介质中（空中和水下）爆炸的数值模型,在对比分析爆炸冲击波在空中和水下传播特性的基础上,研究了空中和水下爆炸冲击波对钢筋混凝土板动态响应及损伤程度的影响,并对比分析了不同炸药量及起爆距离对钢筋混凝土板在空中和水下爆炸时动态响应的影响规律。研究表明,在近爆区域内,爆炸冲击波在空中和水下的传播特性存在较大的差异：在空中的传播速度较水下快,并且冲击波压力在空中衰减较水下快;但水下爆炸冲击波压力峰值较空中爆炸大很多,对钢筋混凝土板的潜在破坏能力较强。两种介质中爆炸时钢筋混凝土板的破坏形态对比分析,发现无论是迎爆面还是背爆面,同等炸药量及起爆距离下水下爆炸时混凝土板损伤程度均较空中爆炸时大。     

装药水下沉底爆炸压力场特性研究

对水下爆炸冲击波进行了概述,分析了影响冲击波传播的因素和球形装药中心起爆时出现驼峰的原因.利用AutoDyn软件对装药在自由场与沉底爆炸二种工况的压力场特性进行了数值模拟,计算中采用透射边界条件代替压力流出边界条件和提高能量守恒误差容许值的办法.仿真结果表明,装药自由场爆炸中,冲击波传播没有方向性;在装药沉底爆炸时,冲击波存在明显的水底反射效应,水底反射对药包上方范围起到增强作用,而对水底附近起削弱作用,当测点与水平夹角大于60°时,冲击波压力峰值增加到一个相对稳定值.     

炸药爆炸冲击波在巷道变点的传播规律模拟

采用ALE算法,使用ANSYS9.0数值模拟软件,选用30 kg TNT炸药为爆炸源(条形裸露药包),煤矿巷道截面积为6 m2(宽3m×高2m或宽2m×高3m),记录间隔时间At=5 ms,对爆炸冲击波通过巷道变点(夹角450)的状态和对应时刻的压力变化、冲击波压力峰值随巷道截面积和巷道轴向距离的变化及空气冲击波压力在巷道同一截面的不同位置的变化规律进行模拟.得出:爆炸冲击波在爆炸后的某一距离处以平面波的形式在直巷道内传播;随传播距离的增加冲击波压力逐渐衰减,当通过巷道转弯处时冲击波在转弯处反射叠加,在转弯的外壁面处出现加大的压力峰值,约为转弯处内侧压力的3倍.     

含铝温压炸药及其爆炸效能研究

主要阐述含铝温压炸药配方的基本组成及在不同环境条件下的能量释放效率、爆炸火球及冲击波的形成过程等。通过测试含铝温压炸药在氧气、空气和氩气环境中的燃烧热值,研究不同环境对其爆炸能量释放效率的影响及其使用范围;通过测试爆炸火球和冲击波的成长过程、火球温度和高温火球持续的时间分析含铝温压炸药爆炸机理和破坏效能。结果表明,以超细片状铝粉为主要原料的含铝温压炸药在有氧环境中爆炸的能量释放效率和能量释放速率均较高,其有效破坏效能为较强的爆炸冲击波和持续的高温火球,大大延展温压炸药的综合破坏效能。     

爆炸驱动作用下固体燃料分散过程的计算分析

在分析FAE燃料分散物理过程的基础上,利用爆轰产物分段等熵膨胀原理估算了中心装药爆生气体产物膨胀范围,建立了固体燃料颗粒抛撒的二相流运动模型,获得了抛撒距离的计算方法.固体燃料颗粒尺寸、形状等影响其抛撒距离,且决定燃料云雾区内固体燃料分布的均匀性.与实验结果的对比表明了理论预测的正确性,可以为FAE燃料设计及其云雾范围控制提供依据.     

冲击波引起瓦斯爆炸的动力学特性仿真研究

在实验室条件下进行管道内冲击波瓦斯爆炸过程模拟试验,通过模型仿真及分析,研究冲击波引起瓦斯爆炸的动力学特性。结果表明,冲击波速度和压力均经历了一个相似的变化过程,相同的瓦斯浓度范围,燃烧引起爆炸后的有关数据变化较冲击波引起爆炸后的数据变化小;管道长径比的增大,增大了冲击波的传播速度和瓦斯积聚区的压力、速度及温度值,使瓦斯积聚区的反应强度更高,更易于演变成爆炸;初始面上的变化,温度升高与燃烧速率为互长互消的关系,冲击波压力与燃烧速率为激励效应的关系;初始面之后的变化,瓦斯爆炸波传播呈渐强趋势。     

炸药殉爆实验和数值模拟

为解决炸药殉爆实验可以给出炸药殉爆条件,但不能得到炸药爆炸过程细节的问题,进行了固黑铝(GHL)炸药殉爆实验,通过观测残留炸药和见证板变形,判断被发炸药爆炸情况. 并采用非线性有限元计算方法对炸药殉爆实验进行了数值模拟计算. 计算模型中主要考虑了主发炸药爆炸冲击波在空气中的传播及其对被发炸药的冲击起爆. 用欧拉法描述主发炸药及周围空气介质,用拉格朗日法描述被发炸药和见证板. 通过数值模拟计算,分析了炸药殉爆过程中,被发炸药爆轰波的成长历程. 结果表明:被发炸药起爆点位于药柱下端,爆轰波先向下传播,使底部炸药先爆炸,然后转为向上传播起爆整个炸药柱;炸药底端压力不高,远低于炸药C-J爆压,对见证板的破坏作用较小.     

炸药性能对爆炸地震波幅值影响的对比试验研究

通过近地表同药量的燃料空气炸药（FAE）和TNT爆炸地震对比试验,研究了炸药性能对爆炸地震波幅值的影响。试验测试结果分析表明,炸药性能对地震波幅值有显著影响;对地震波频率影响不大,主频范围基本保持在5-25HZ,同时,FAE表现出了在等距离处峰值速度比NTT高的特性,说明FAE在军事领域具有良好的应用前景。     

不同气体环境对液固混合燃料空气炸药爆炸能量的影响研究

为了研究不同气体环境对液固混合燃料空气炸药(FAE)爆炸能量的影响,利用爆热量热计和密闭爆炸容器,分别在真空、空气和纯氧三种条件下,测定了液固混合FAE的爆热和准静态压力。结果表明:爆热和准静态压力的大小符合如下顺序:纯氧空气真空,即随着环境中氧气含量的增加,试样的氧化完全性更高,且释放出更多的能量;同时,通过对试验数据进行分析,拟合得到了准静态压力与试样爆炸释放能量的关系,即:试样的能量与准静态压力近似呈现线性关系,并满足Δpqs=0.18+0.52ΔQ的关系式。     

煤矿巷道爆炸冲击过程障碍物影响研究

为揭示煤矿巷道爆炸冲击压力传播规律降低经济损失和人员伤亡,本文对典型巷道爆炸过程中障碍物对压力冲击波传播影响规律进行了三维有限元分析。结果表明:距离爆炸中心较近的点,压力在短时间内迅速升高,然后由于冲击波吸收和向开口端的传播,压力迅速下降,下降速率小于升高速率;障碍物的存在,提高了冲击压力峰值,距离爆炸中心越近,影响越显著,距离爆炸中心为10m时,障碍物存在使压力峰值升高为1.4MPa,约为没有障碍物时3倍;距离爆炸中心较近时,由于反射作用,存在二次冲击压力峰值,二次冲击压力具有较大的破坏作用。本研究对安全系统设计和冲击压力预测具有重要理论和实际意义。     

金属桥箔电爆炸冲击波特性研究

为研究金属桥箔电爆炸冲击波流场特征,根据冲击波运动自相似性,采用点爆炸模型描述了金属桥箔电爆炸冲击波的流场演化,建立了金属桥箔电爆炸后冲击波波阵面参数的理论计算方法. 给出了冲击波速度、压力、传播距离和粒子速度随时间的变化规律,将计算得到的冲击波传播距离和速度与实验结果进行了对比分析,计算结果与实验结果相符合.     

固态燃料空气炸药近地面爆炸场威力特性分析及扫雷应用

为了解固态燃料空气炸药的扫雷应用特性,通过野外0.5 kg一次引爆型固态FAE的近地面爆炸实验,获得爆炸场不同位置处的峰值超压值,由爆炸相似率推出了固态FAE在各测点的TNT当量比、比冲量及正压区作用时间,并通过与等质量TNT对比,获知固态FAE近地面爆炸场的峰值超压是TNT的1.3～2.3倍,比冲量是TNT的1.31～2.51倍,正压区作用时间是TNT的1.07～1.21倍.结果表明,固态FAE近地面爆炸场威力参数明显大于等质量的TNT,中远场优势尤为明显,固态FAE的扫雷效率约为等质量TNT的1.90～4.49倍,且其正压区作用时间长的特点有益于耐爆地雷的清扫.     

水下爆炸近场载荷的试验与数值模拟

借助于小药量水下爆炸试验及数值模拟研究了水下爆炸近场载荷及其运动特性。试验在爆炸水箱中进行,采用同时分幅扫描超高速光电系统拍摄炸药爆炸后视场600 mm×600 mm以内的冲击波及爆轰产物演化过程。使用LS-DYNA软件的ALE方法计算了水下爆炸近场冲击波、爆轰产物气体运动特性,以及冲击波峰值压力和爆轰产物气体与水介质边界压力变化特性,数值模拟结果与试验结果有很好的近似。在试验和数值模拟基础上,提出了适用于水下爆炸近场的冲击波运动、峰值压力的变化规律,并建立了爆轰产物气体初期膨胀运动规律及压力变化。     

两端点起爆对炸药近地场冲击波威力增强效应研究

通过试验和仿真分析研究了两端点起爆对炸药爆炸近地冲击波场分布的影响. 研究结果表明,两端点起爆爆轰波在炸药中心形成汇聚叠加,初始冲击波场在汇聚中心形成耦合增强,并在中心汇聚位置向周向水平传播,显著增强了冲击波在近地场的传播距离和超压威力. 对比上端点起爆、下端点起爆和两端点起爆方式,炸药在比例距离1.5 m·kg?1/3 相似文献   

水中金属丝电爆炸冲击波一维数值模拟

为了明确水中金属丝电爆炸冲击波的形成机理,基于经典活塞模型,采用相似参数法,引入双人工黏性系数,建立了水中金属丝电爆炸冲击波的一维计算模型。以等离子体放电通道边界膨胀轨迹作为模型唯一的输入参数,得到水中冲击波传播的时间与空间的分布规律,通过与其他文献实验结果的对比,验证了该计算方法的有效性。模拟结果表明,双人工黏性系数法使计算得到的冲击波更符合实际情况。爆炸初始时刻,等离子体放电通道边界膨胀压缩周围水介质产生的冲击波高达GPa级,冲击波压强峰值与径向传播距离的-0.70次幂成正比关系。文中采用的计算方法既不涉及脉冲放电过程以及复杂的放电等离子体物理变化过程,也不涉及放电通道与水的物理化学作用过程,只需根据诊断实验得到放电通道边界膨胀轨迹,即可模拟水中金属丝电爆炸冲击波的产生与传播过程,对工程实践具有重要的指导意义。