界面对浅层水中爆炸冲击波峰值压力影响的研究

在水中爆炸试验研究的基础上,分析了爆炸冲击波峰值压力随比例水深、炸高、测高变化的规律。研究结果表明,水深对爆炸场冲击波值压力影响较小,炸高影响较大。     

浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟

根据试验模型和试验结果，进行了浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟；研究了水底水面对沉底爆炸冲击波传播与相互作用的影响。结果表明，水底对冲击波压力峰值有较大的削弱作用，水面使冲击作用冲量明显减少，冲击波相互作用的压力叠加或多次冲击作用大大提高了爆炸威力。     

单个装药浅层水中沉底爆炸的数值模拟

采用ＡＬＥ算法,对单个装药浅层水中沉底爆炸进行了数值模拟。计算结果与实测结果较好地吻合。根据数值计算结果,分析了爆炸流场中冲击波传播规律;给出了不同时刻水中压力等值面分布,空间不同点压力时程曲线;分析了水底,水面对水中爆炸冲击波传播及对流场压力变化规律的影响。获得了浅层水中爆炸流场参量分布与变化规律的初步认识。     

PVDF传感器水中爆炸压力测量研究

采用以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)压电薄膜为敏感元件制成的传感器,在试验水池中进行小药量的水中爆炸试验.对测试系统的频响进行了估算,分析了比例距离和系统频响对测量结果的影响.试验采取一字排开多点布设传感器和不同距离起爆的方式.结果表明:PVDF传感器在5 gTNT炸药水池爆炸压力测量中,得到了冲击波及气泡脉动压力曲线,波形一致性较好,该传感器可以用于水中爆炸压力信号的测量;比例距离为8.78～12.28 m/kg1/3时,峰值压力衰减较快;比例距离为12.28～ 19.39 m/kg1/3时,峰值压力衰减速率明显减缓;测量系统的频率响应主要影响测量峰值的大小,改变波形的时间常数.当采集仪器采样频率低于一定范围时,无法采集到完整的数据.     

基于BP神经网络的水中双爆源爆炸冲击波峰值压力预测模型研究

为了获得水中等质量两爆源同步爆炸时冲击波耦合中心的峰值压力计算模型,利用Autodyn计算得到不同药量和爆距下的峰值压力数据.一方面根据量纲分析确定的函数形式拟合数据从而获得峰值压力的计算公式;另一方面对药量、爆距及峰值压力三类数据进行对数变换和归一化,并将其分为训练集和测试集,然后将训练集代入BP神经网络进行训练,得到结构相对简单、均方误差最小的BP神经网络预测模型.结果表明：公式计算结果和BP神经网络模型计算得到的峰值压力与实际值吻合较好,公式计算值与实际值的平均相对误差为1.08%,BP神经网络预测值与实际值的平均相对误差为0.52%,与公式计算相比,BP神经网络能够以更少的数据样本容量实现更高的精度预测.     

蒸气爆炸过程中压力波冲击气泡现象的数值模拟

为了进行高温金属铝液与水相互作用产生蒸气爆炸过程中压力波冲击气泡现象的机理研究,采用用Euler坐标下Level set方法追踪界面研究压力波对水下气泡的冲击过程,通过数值模拟可以清楚地看到压力波对水中气泡的冲击过程,并分别对气泡和压力波的不同初始压力条件下的作用过程进行数值模拟. 研究结果表明,气泡破裂后各观测点的最大压力随着气泡内部初始压力的增加呈线性递减;随着入射平面压力波压力载荷的降低,气泡破裂后各观测点的最大压力不断递减.      

瓦斯爆炸火焰与压力波伴生关系的数值研究

从三维非定常守恒方程出发,采用58步化学反应模型,对瓦斯爆炸过程中火焰与压力波的伴生关系进行了数值模拟.在此基础上,模拟了氢氧燃烧驱动的破膜过程以及破膜前后压缩波、稀疏波对火焰阵面的影响;同时也详细研究了瓦斯爆炸过程中,压力波、火焰与障碍物的相互作用;通过实验和模拟验证了数学模型和所编程序的可靠性.     

爆炸焊接合理装药厚度计算方法

在一维格尼（Gurney)飞板运动公式的基础上,引进爆炸冲量,推导出合理装药厚度δ的计算公式,并进行实验验证和误差分析,实践证明该该公式在大面积,大厚度复合钢板中的计算数值和实验数值基本吻合有益于爆炸焊接装药量的优化设计。     

基于能量密度因子法的复杂环境下爆炸冲击波超压峰值解析计算

为了快速计算复杂环境条件下的爆炸冲击波超压峰值,利用量纲分析(dimensional analysis, DA)方法推导得到了空中爆炸自由场冲击波超压峰值定性关系式,借助Taylor展开得到了多项式形式的函数表达式。对上述函数关系式的物理意义进行分析,通过能量密度因子(energy concentration factor, ECF)的概念,将空中爆炸自由场冲击波超压峰值计算公式推广到工程上常见的复杂几何环境。利用函数关系式证明了工程中广泛使用的多种估算自由场冲击波超压峰值的经验公式在物理和数学上的合理性,由能量密度因子法得到了包括地面爆炸、两端无限长坑道内爆炸、一端封闭一端开放长坑道内爆炸、十字坑道内爆炸、四周开放的双层建筑间爆炸和长直街道中爆炸等的超压计算解析公式。最后,将解析公式计算结果与实验和数值模拟结果进行了比较分析。结果表明:解析公式与实验和数值结果符合得非常好。     

浅谈挡土墙土压力的计算方法

目前尚没有较好的方法计算介于静止土压力与主动土压力或被动土压力之间的土压力。我们认为,挡墙土压力与静止土压力Eo、挡墙位移量Δx及挡墙高度有关。当挡墙离开土体时,原土体膨胀率越大,原土体的土压力E值越小;当挡墙在外力作用下挤向土体发生位移时,原土体受压缩率越大,原土体的土压力E值越大。据此原理,我们拟定了计算原土体的土压力E的计算公式。利用该公式不仅可计算出介于静止土压力与主动土压力或被动土压力之间的土压力,而且可计算出主动土压力或被动土压力。经与用传统法计算结果比较,其误差值很小,可推广用。     

浅层水中爆炸水底影响的试验研究

在单个装药浅层水中爆炸系统试验研究的基础上 ,对近水底测点的压力时程曲线进行分析 ,研究水底反射膨胀波、水底反射冲击波 ,沿水底传播的前驱波、马赫波对流场压力变化规律的影响 ,对实测结果进行了统计分析。     

内爆荷载作用下结构等效静载计算方法

爆炸发生在结构内部时，结构受到双重荷载作用：瞬时的冲击波荷载和长时间的准静态气体压力。针对内部荷载特点，采用等效单自由度法推导出了用于计算等效静载的动效系数解析式，并根据冲击波脉冲作用时间远远小于结构自振周期的情况，给出了简化表达式。参照此简化表达式，并根据计算的精确值，获得子具有明确的物理意义，可以代替原复杂解析式的精确简化表达式，为结构抗内爆炸设计提供方便。     

基于有限差分方法的水中爆炸三维数值模拟

针对水中爆炸的三维数值模拟问题,采用基于有限差分的拉格朗日与欧拉相结合的方法,在矩形网格上离散差分基本方程组;在欧拉步中引入模糊方法处理界面,计算各输运量;编写了数值模拟程序,进行了炸药在水中爆炸的三维数值模拟.爆炸场中考虑了有刚性障碍物及有反射有限边界计算域.结果表明,模拟结果与实际情况基本吻合,特别是冲击波在水中传播的模拟效果较好,证明所采用的三维数值模拟方法是有效和可行的.     

固支圆板在动爆冲击波作用下的动力响应

为研究装药运行速度对爆炸冲击波毁伤威力的影响,利用Autodyn软件对动爆冲击波作用下装甲钢圆形靶板的变形进行了数值仿真,建立了动爆冲击波作用下圆形靶板中心挠度的理论计算模型,并将仿真结果与理论计算结果进行对比.研究结果表明:装药运行速度极大地提高了沿装药速度方向爆炸冲击波的超压峰值,加快了沿装药速度方向爆炸冲击波的传播速度;建立的理论计算模型能准确计算周围固定圆形靶板在动爆冲击波作用下的中心挠度值,具有普遍适应性.      

基于压力重构法的柴油机气缸压力实时计算方法

介绍了基于傅里叶级数的柴油机汽缸压力重构法的工作原理,给出了傅里叶系数计算方法.以某型四缸柴油机为例,建立了不同油门开度和转速下傅里叶系数的二维查询表.建立了柴油机单缸压力和四缸压力实时计算仿真模型.对油门开度为100%,转速为1500rpm时柴油机汽缸压力进行了仿真计算.仿真结果表明:采用压力重构法可实现柴油机汽缸压力的实时计算,当傅里叶级数取为16阶时,汽缸压力的计算精度可以满足工程计算需要.     

双组分炸药装药水下爆炸的冲击波峰压场研究

针对目前水下武器战斗部为单一组分装药模式,提出高低能量不同的双组分炸药装药模式. 从理论研究、实验分析和数值模拟3个方面对双组分炸药装药在水下后端面起爆的爆炸威力场规律进行了分析研究. 结果表明,双组分炸药装药的近场冲击波超压略有增加,在中场范围冲击波超压分布变化不大,可为水下双组分装药战斗部威力场设计提供参考.     

溢流关井水击压力的计算及结果讨论

关井水击压力的大小直接决定了现场是采用“软关井”还是“硬关井”方式关井。通过对该问题的研究,认为无论采用何种方式关井,其求解过程相似,只是初始条件有变化。在描述关井时一阶拟线形偏微分方程组的基础上,提出采用LW有限差分法进行求解具有可行性和收敛性,并编制了相应的计算机程序。研究表明该方法适用于“软” 、“硬”关井的水击压力计算,具有工程指导意义。     

TNT爆炸冲击波正压时间研究

为研究爆炸冲击波正压时间,进行了TNT自由场静爆试验,获取了不同装药量下的TNT爆炸冲击波正压时间数据,比较了试验值与经验公式计算值之间差异,并根据试验数据拟合得到冲击波正压时间表达式。结果表明,在对比距离约小于3.0范围内,冲击波正压时间依次为Sadovskyi公式计算值＞Henrych公式计算值＞试验测试值,而约在5.0以后,试验测试值＞Sadovskyi公式计算值。所拟合公式可用于TNT冲击波正压时间的计算,预估值与试验测试值相对偏差在合理范围内。