膛口冲击波物理模型数值分析

为分析膛口冲击波的物理特性,分别对点爆炸和膛口初始流场进行了数值模拟.采用Roe/HLL混合计算方法,消除了二阶Roe格式引起的激波不稳定现象,初始流场数值结果与实验照片吻合较好.获取了点爆炸冲击波和初始冲击波的波阵面及其超压峰值等值线,在此基础上分析了二者在时间上的分布特征及衰减规律.结果表明,膛口冲击波是球心作减速运动的变能量球形冲击波.     

储存火炸药黄土洞库爆炸事故后果模拟

黄土洞库具有覆盖层厚,结构稳定的特点,利于库房温湿度的控制,保证储存危险品的质量和安全;虽然,发生危险频率小,但一旦发生爆炸后果极为严重;分析了储存火炸药的黄土洞库发生爆炸事故的原因及爆炸危害形式,并选取存药量为60 t梯恩梯当量的黄土洞库为对象,模拟分析其发生爆炸产生的空气冲击波、飞散物危害、地震波危害。     

弹药洞库内部防殉爆隔爆设计与数值模拟

基于我军现有弹药洞库的结构特点,以某典型弹药洞库为原型,对其内部进行了防殉爆隔爆防护设计,并运用数值计算分析了隔爆防护的隔爆效能。研究表明,所采用复合隔爆装置可以使弹药堆垛上所遭受的峰值压力、振动速度和最大加速度都得到极大降低;在弹药洞库内部实施防殉爆隔爆设计,可以极大地衰减爆炸冲击波峰值压力,减小冲击波对弹药垛的毁伤作用,降低弹药洞库内贮存弹药的殉爆概率,防止库存弹药发生整体殉爆,最大限度地减小发生爆炸时的损失。     

爆室内爆炸流场演化与壳体动力响应的数值模拟

为了研究中心装药爆炸后爆炸冲击波的产生、传播和壳体的动力响应的全过程,针对内爆炸载荷的特点,运用三维有限元编码与现场实测的方法对爆室内冲击波流场的演化及壳体动力响应规律进行了研究。结果表明:内爆炸加载容器的动力响应主要取决于首次压力脉冲;壳体的最大应变由近爆点向远爆点方向逐渐降低。研究结果为同类型爆室的工程设计提供了参考。     

金属桥箔水中电爆炸流场数值模拟研究

研究金属桥箔水中电爆炸等离子体特征及其流场变化规律,建立了桥箔水中电爆炸过程的多相流数值计算模型和计算方法。采用相变分数,实现了金属从固相到气相的质量传递计算。利用Saha电离平衡方程计算了等离子体的电离度,给出了考虑粒子数目变化及粒子间库仑作用的等离子体状态方程。对桥箔水中电爆炸过程进行了数值模拟计算,获得了桥箔电爆炸等离子体及冲击波形状特征,给出了桥箔水中电爆炸流场压力、温度、密度及速度等重要参数的变化规律。     

防御工事内、外爆炸冲击波测试方法的研究

介绍了野外爆炸冲击波的测试方法，测试系统的组成，最大冲击波压力的计算方法及应用     

水中爆炸冲击波传播与气泡脉动的实验及数值模拟

以实验方法研究球形TNT炸药及柱形含铝炸药水中爆炸冲击波传播及气泡脉动规律。应用国际上通用的有限元程序MSC．DYTRAN模拟在重力影响下水中爆炸冲击波及气泡脉动的全物理过程，并将计算结果与实验结果进行对比分析，二者具有较好的一致性，验证了有限元模型正确、有效，结果准确。以此为基础，分析和总结了网格密度、圆柱形炸药长径比、爆炸距离、爆炸角度对冲击波峰值的影响。有限元模型、方法及计算结果对相关的工程研究和计算具有一定参考价值。     

温压弹爆炸效应与防护技术研究现状

温压弹爆炸冲击波具有冲量高、持续时间长的特点,直接威胁坑道内防护门的安全,研究温压弹爆炸效应与防护技术具有重要意义;回顾了温压弹爆炸冲击波、温压弹爆炸冲击波作用下防护门动力响应及防护门抗爆炸冲击波防护技术研究现状,并分析了目前研究中存在的问题及解决方法,对下一步温压弹爆炸效应与防护技术研究具有较大参考价值。     

大型工房内爆炸冲击波流场分布规律

为可靠掌握大型工房结构内爆炸冲击波流场分布特征,对缩尺比例分别为1:5、1:7.5和1:10的工房缩比模型以较小的网格尺寸(空气和炸药均按比例缩小)进行有限元计算.通过计算得出,具有相同单元数量的3个数值模型得到的被爆区相同比例距离处冲击波超压峰值完全一致,其冲量为模型的几何比例系数.进一步分析表明,具有相同网格结构的数值模型计算结果具有相似性,在爆炸冲击波仿真计算中网格绝对尺寸并非计算精度的决定因素.这一现象的发现,指出了提高大型复杂结构中爆炸冲击波计算可靠性的网格划分方法.在此基础上,对一种大型工房内爆炸冲击波的传播规律进行分析,发现冲击波从窗户流入、在被爆区地面及梁底的反射与绕射、不同方向冲击波的碰撞迭加等过程是造成被爆区内冲击波压力多次振荡并持续很长时间的主要原因,而工房内超压峰值较大的区域与冲量较大的区域并不重合,因此在进行工程安全评估时应予以重视.     

基于ANSYS/LS-DYNA模拟水下爆炸冲击波的等效质量法

文中针对通用有限元程序ANSYS／LS-DYNA在模拟远场水下爆炸时冲击波强度衰减过快的不足，提出了等效质量法，并利用该方法计算了某圆柱壳结构在远场水下爆炸冲击波作用下的动态响应，计算结果与试验结果吻合较好，从而验证了该方法的有效性。等效质量法可以显著提高ANSYS／LS-DYNA模拟远场水下爆炸冲击波的精度，从而增强了该程序模拟远场水下爆炸的能力。     

炸药的水下爆炸冲击波性能

介绍了炸药水下爆炸过程的特点及水下冲击波性能的测试方法。研究了水下爆炸冲击波性能和炸药的爆速、爆压的关系及几种炸药的冲击波超压峰值与药量及距离的关系，提供了几种炸药的水中冲击波能的测试结果。     

水下爆炸近场压力特性及其与结构的流固耦合作用

鱼雷等水中兵器的水下近场爆炸是航母舷侧防护结构遭受的主要攻击。水下爆炸近场载荷与结构产生复杂的流固耦合作用,强非线性耦合作用下的流场载荷特性及其对结构的毁伤机理等问题仍有待于进一步认识,可靠的试验及数值模拟手段还很缺泛。基于LS-DYNA的ALE方法,建立水下爆炸流场与结构流固耦合作用的有限元计算模型,计算了近场流固耦合作用的全物理过程,以及冲击波、空化闭合脉冲、气泡脉动及水射流等载荷的时空特性。与试验结果对比,验证了计算模型具有较好的计算精度。     

浮动平台在远场爆炸载荷作用下的冲击响应研究

利用在计算流场的迎爆面直接加载冲击波载荷方法来模拟浮动平台在远场爆炸作用下的冲击响应,该方法弥补了现有有限元仿真软件在远场计算中的不足。把计算结果和试验测量结果进行了对比分析,计算结果与试验值吻合较好。     

含铝炸药爆炸空气冲击波超压理论计算方法

为了评估含铝炸药等非理想炸药的爆炸冲击波威力,通过研究其在空气中爆炸形成的初始冲击波,重新确定了影响远场冲击波超压的因素。对含铝炸药的爆炸空气冲击波超压峰值进行量纲分析,并由理想炸药的爆炸冲击波超压计算公式扩展推导出含铝炸药等非理想炸药的冲击波超压理论计算方法。研究结果显示,该计算方法可以很好地描述含铝炸药爆炸空气冲击波超压衰减慢、不服从相似律等实验现象,为评估含铝炸药等非理想炸药的冲击波威力提供了理论支持。     

高强度水下爆炸等效冲击波加载特性研究

为了实现实验室范围内的高强度水下爆炸冲击波加载,在现有非药式水下冲击波加载装置的基础上,对加载水舱的结构进行了改进,并利用实验和仿真相结合的方法对非药式高强度水下爆炸冲击波等效加载特性进行了研究,分析了飞片及活塞的质量对加载冲击波强度和衰减时间常数的影响规律,确定了该方法所产生的高强度水下冲击波加载特性。进而利用该装置对0.5 mm厚铝合金靶板进行了水下冲击波加载实验。实验结果表明,改进后的非药式水下爆炸冲击波等效加载装置能够对目标结构进行有效的高强度水下冲击波加载。     

基于RKDG方法的空中爆炸冲击波数值模拟

针对空中爆炸强间断模拟精度较低的问题,应用虚拟流体方法(GFM)处理高密度比、高压力比存在的爆炸流场中物质界面处两侧的物理量。采用Level Set方法对运动界面进行追踪,采用间断伽辽金法对控制方程在空间上进行离散,采用龙格库塔方法在时间上离散。编制空中爆炸数值模拟程序,应用计算程序对自由场空中爆炸进行模拟,将计算得到的空中爆炸载荷与经验公式进行比较。结果证明该方法具有较高的精度。给出了强、弱间断性的空中爆炸流场密度和压力分布规律,同时对冲击波与冲击波相互作用进行模拟,说明RKDG方法能较好地模拟冲击波的反射、绕射等现象,处理空中爆炸间断性问题。     

非金属复合材料抗爆性能研究

根据非金属复合材料抗爆性能研究的需要，通过带壳装药爆炸的理论分析，提出了防护半径的确定方法。综合使用破坏型防护半径和膨胀型防护半径，通过爆炸实验，验证了成品的抗冲击性能。对冲击波超压和噪声进行了测试，结果表明：新型防护材料具有良好的衰减冲击波和爆炸噪声性能。     

穿爆战斗部装药对舰艇组合舱室内爆炸毁伤效应研究

为了研究穿爆战斗部装药对舰艇组合舱室的毁伤效应,运用有限元软件ANSYS-DYNA进行舱室内爆炸仿真。分析了爆炸载荷作用下主舱和后邻舱舱内流场分布、压力变化及其破坏模式,评估了穿爆战斗部装药对组合舱室的毁伤效果。两级装药爆炸产生的冲击波相互作用,提高了主舱室内的冲击波峰值和准静态压力值,增强了对主舱室的毁伤能力,能够实现对舰艇组合舱室的高效毁伤。研究结果为舰艇组合舱室毁伤评估提供了参考。     

多层复合装药爆炸冲击波信号能量谱

为研究多层复合装药爆炸冲击波在不同频段内的能量谱特性,进行了不同长径比多层复合装药的爆炸试验。利用小波包分析原理分析爆炸试验测得的冲击波压力信号,获得不同长径比复合装药的冲击波压力信号能量谱,得到了不同频段内冲击波压力信号的能量谱特征规律。结果表明：复合装药的冲击波能量谱值随装药长径比的增加而增加,冲击波能量主要集中在低频段,不同长径比复合装药爆炸冲击波具有不同的能量分布且各频段的能量差异明显;近距离及大长径比复合装药爆炸冲击波的低频段能量具有较大的能量增长百分比,内外同时起爆时多层复合装药的冲击波压力信号总能量是中心起爆的1.55倍。研究结果可为复合装药结构下毁伤威力可控战斗部的设计及毁伤效能评估提供参考。     

模拟不同爆炸冲击波的计算方法研究

给出了一种可获得不同爆炸冲击波的方法。利用SolidWorks软件建立了冲击波生成区域与冲击波加载空气域的几何模型,采用Hypermesh软件对模型进行映射网格划分,并赋予材料参数和状态方程,通过设计Fortran程序,将所需冲击波的压力-时间曲线,转换为单位体积内能-时间的曲线,应用修正公式对曲线进行校正,然后加载到冲击波生成区域内,最后通过LS-DYNA有限元程序计算获得所需要的平面冲击波场。采用该计算方法可以模拟获得不同爆炸冲击波,误差范围在1.0%之内。该方法为深入研究爆炸冲击波创伤效应提供了一种有效的技术途径。