密闭空间内爆炸冲击波压力测试及内壁超压分布研究

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本文采用试验研究和数值模拟相结合的方法对装药在密闭空间爆炸时内壁超压分布进行了研究,主要研究内容及结论包括:1)设计了微型压力测试系统,对各主要功能模块进行了分析设计,推导了测试系统的数学模型。多次现场试验表明该压力测试仪能够很好的采集到爆炸冲击波的压力信号,可靠性、易用性得到了充分体现。2)对装药在柱形爆炸容器内爆炸进行了试验研究。分析比较了同一测点不同药量及同一药量不同测点的压力时程曲线,计算了各测点首个波峰对应的比冲量。结果表明,冲击波波阵面的多次反射和叠加是区别于自由场爆炸最显著的特点。各测点首个反射超压峰值随药量的增加而增加,测点首个波峰对应的比冲量与爆心距及其所处结构位置有关。3)对装药在柱形爆炸容器内爆炸进行了数值模拟。图像实时显示了爆炸冲击波的传播、反射和叠加过程,仿真与试验结果符合较好。通过选取特征点的方法获取了装药中心内爆时筒体内壁超压最大点的位置。研究了装药位置的微小偏差及装药形状对内壁测点超压的影响,分析了在内爆过程中将结构内壁当做刚性面的可行性。4)对装药在钢筋混凝土箱形密闭装置内爆炸进行了数值模拟。同样通过选取特征点的方法获取了长方体及立方体密闭装置内壁超压最大点的位置。波阵面的汇聚效应会在装置内壁两平面的交线、三平面的交点区域得到增强,且正压作用时间和比冲量增大。5)对装药在密闭空间内爆炸相似性进行了分析。与自由场中爆炸相似,按比例缩放的两密闭装置发生中心内爆时,如比例距l/(?)相同,则对应测点的压力峰值也对应相等,正压作用时间符合关系式t+1/(?)=t+2/(?).
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