化爆冲击波在90°拐角通道内的到时规律

对空气冲击波在90°拐角坑道内传播的到时规律及其影响因素进行了实验研究，在无量纲分析基础上建立了简化的工程模型。通过对实验数据拟合建立了可以对高能炸药在90°拐角坑道内爆炸产生的空气冲击波到达时间进行预计的公式，利用该公式可以进一步求得空气冲击波在90°拐角坑道内的传播速度。     

爆炸冲击波在坑道内传播规律研究

为了给坑道防护工程防爆炸空气冲击波的设计与研究提供一定的参考依据,收集整理了国内外常用的计算坑道口外爆炸产生的坑道内爆炸空气冲击波传播参数的计算方法,对其进行了比较和分析后给出了能够较好描述冲击波传播规律的计算方法。采用ANSYS AUTODYN有限元软件对某坑道比例模型试验进行了数值模拟,将模拟结果与坑道模型试验数据进行了比较,说明采用ANSYS AUTODYN有限元软件进行爆炸冲击波问题的数值模拟是可行的。     

直坑道内爆炸冲击波超压传播规律研究

为获得直坑道内爆炸冲击波的信号特征和传播规律,基于某基地已建成的爆炸坑道设施,通过进行多次TNT和温压药剂爆炸试验,并利用测试系统记录坑道内冲击波数据,分析了实测的冲击波数据和分类冲击波波形.得到了直坑道内爆炸冲击波传播的一般规律,和由实测数据拟合出的坑道内爆环境下不同药量的冲击波超压沿等截面直坑道传播的拟合方程,可为传感器选型及坑道内爆炸试验的威力评估提供依据.     

坑道内爆炸冲击波传播规律的研究

摘 要：炸药在坑道内爆炸将产生沿坑道传播的空气冲击波,冲击波与坑道壁相互作用,使得坑道内冲击波的传播规律明显不同于自由大气中冲击波的传播规律。使用有限元计算软件LS-DYNA对已有的坑道试验进行了数值模拟,通过数值模拟结果与试验结果数据比较,验证了有限元计算中所使用的计算模型和参数取值的合理性。利用数值模拟的计算结果,使用量纲分析理论,拟合了距离爆炸中心点一定距离处爆炸冲击波超压峰值的计算公式,并与试验结果进行对比,分析了该公式的适用性,为坑道中爆炸冲击波的传播规律研究提供了参考。
     

坑道内爆炸冲击波相似律问题探讨

为研究坑道内爆炸冲击波相似律问题,进行了不同药量坑道堵口爆炸实验,并利用ANSYS/LSDYNA软件对原型坑道与模型坑道爆炸冲击波进行数值计算。结果表明:与自由大气中不同,同一坑道内不同药量爆炸产生的冲击波不符合爆炸相似律;若原型坑道与模型坑道几何相似,装药量之比为几何相似比的三次方,则原型坑道与模型坑道内爆炸冲击波符合爆炸相似律;坑道内爆炸冲击波数值模拟时,若原型坑道与模型坑道网格尺寸符合相应的几何相似比,则冲击波计算结果满足相似律,当坑道截面网格密度为1675~2977时可以达到计算精度要求。     

坑道中水的抑爆消波性能试验研究

强爆炸冲击波对坑道内部的人员、设备和结构等均能产生巨大的毁伤破坏作用,因此如何消减冲击波强度的防护技术成为研究热点。本文以模型坑道和实际坑道为平台,系统开展了不同数量的集中置水(袋装水)和不同长度均匀置水(均布水)的消波效应试验,对试验结果进行了分析对比;并结合试验现象对水的消波机理进行了初步探讨。结果表明:无论集中置水还是均匀置水都具有显著的消波性能;直坑道内爆炸近区两者的消波效果相近,而在爆炸远区均匀置水的要高出约10%;较复杂的穿廊结构坑道比直通坑道具有更加明显的消波效果;增加置水量能提高超压衰减率,在相同位置增加相同数量水(15kg)时,即集中置水每增加1袋和均匀置水每增长1m时,超压衰减率分别提高约2%和5%;总体来说,均匀设置的消波效果更优于集中设置。     

坑道内冲击波冲量传播规律的试验研究

为获得坑道中冲击波冲量的传播规律,共进行了20次坑口外装药比例模型爆炸试验.模型坑道为等截面钢筋混凝土直墙圆拱结构,截面积为0.67m2,TNT炸药的装药量范围为1000g～4600g.用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形,分析了实测的冲击波波形和冲击波冲量的传播规律,由实测数据拟合出了装药在坑口外爆炸情况下,冲击波冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验模型.算例分析表明,该文提出的冲击波冲量工程经验模型具有一定的应用价值.     

文摘

用二维螺旋形导爆索控制水下爆炸冲击波的试验研究 炸药在水下爆炸会产生爆炸冲击波,作者采用二维螺旋形导爆索探讨了控制水下爆炸冲击波的有关试验方法。根据测出的水下爆炸冲击波压力的结果,可以看出水下冲击波最大压力值和压力作用时间的变化过程。     

挡波墙对空气冲击波的削波作用研究

分析了挡波墙对空气中爆炸冲击波的削波作用.结果表明,在爆源周围修一定高度和厚度的挡波墙可以把空气冲击波在挡波墙之后一定距离内的峰值压力削弱20%～30%,同时用数值模拟的方法计算了冲击波与挡波墙相互作用过程,得到了在爆源周围有障碍物的爆炸场初始发展及整个传播过程的模拟结果.数值模拟结果与实验测量和经验公式计算结果基本吻合,可用来减轻意外爆炸对建筑物和人体可能造成的伤害及对可能发生的爆炸事故做出风险评估.     

坑道内挡板对化爆冲击波消减作用的数值模拟

在现代高技术战争条件下,精确制导武器在坑道入口附近爆炸,从而破坏防护门结构而使冲击波进入坑道成为可能。在坑道壁面的约束下,坑道内冲击波压力将衰减得很慢,且持续时间增加得很多。采用ANSYS／LA-DYNA动力有限元分析软件对常规武器在坑道内发生爆炸的工况进行了数值模拟,得出了坑道中冲击波峰值压力的衰减规律;提出了采用挡板对坑道中的冲击波进行消减的措施;进而研究了挡板的数量等参数对冲击波消减的规律。     

Experimentally validated 3-D simulation of shock waves generated by dense explosives in confined complex geometries

Accidental blast wave generation and propagation in the surroundings poses severe threats for people and property. The prediction of overpressure maxima and its change with time at specified distances can lead to useful conclusions in quantitative risk analysis applications. In this paper, the use of a computational fluid dynamics (CFD) code CFX-5.6 on dense explosive detonation events is described. The work deals with the three-dimensional simulation of overpressure wave propagation generated by the detonation of a dense explosive within a small-scale branched tunnel. It also aids at validating the code against published experimental data as well as to study the way that the resulting shock wave propagates in a confined space configuration. Predicted overpressure histories were plotted and compared versus experimental measurements showing a reasonably good agreement. Overpressure maxima and corresponding times were found close to the measured ones confirming that CFDs may constitute a useful tool in explosion hazard assessment procedures. Moreover, it was found that blast wave propagates preserving supersonic speed along the tunnel accompanied by high overpressure levels, and indicating that space confinement favors the formation and maintenance of a shock rather than a weak pressure wave.     

爆炸冲击下水底隧道的动态响应及毁伤模式研究

考虑炸药起爆、冲击波传播、冲击波与结构的相互作用以及结构的动态响应等复杂过程,基于Lagrange-Euler耦合算法,建立了水底隧道水下爆炸的全耦合数值仿真模型。通过与爆炸试验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性;研究了水下爆炸冲击荷载作用下的水底隧道的毁伤破坏过程、空间分布规律及破坏模式。结果表明:水底隧道的破坏模式不仅与隧道自身的动力特性有关,还取决于起爆距离及炸药当量等;隧道的破坏模式为局部冲切或剥落破坏、弯曲破坏伴随着局部剥落破坏以及整体弯曲破坏。     

爆炸冲击下水底隧道的动态响应及毁伤模式研究

考虑炸药起爆、冲击波传播、冲击波与结构的相互作用以及结构的动态响应等复杂过程,基于Lagrange-Euler耦合算法,建立了水底隧道水下爆炸的全耦合数值仿真模型。通过与爆炸试验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性;研究了水下爆炸冲击荷载作用下的水底隧道的毁伤破坏过程、空间分布规律及破坏模式。结果表明:水底隧道的破坏模式不仅与隧道自身的动力特性有关,还取决于起爆距离及炸药当量等;隧道的破坏模式为局部冲切或剥落破坏、弯曲破坏伴随着局部剥落破坏以及整体弯曲破坏。     

TNT装药爆炸波在刚性平面上方传播反射的数值研究

为研究爆炸冲击波传播和平面反射现象,运用显式非线性动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对柱形TNT装药在刚性平面上方爆炸产生的冲击波的传播和反射进行了数值模拟,将数值计算结果与试验结果和公式计算值进行了对比,结果表明利用数值模拟能够较好地反映压力场分布情况及爆炸冲击波传播、正反射、正规斜反射到马赫反射的演变过程;研究了装药形状对反射平面测点超压的影响。     

复杂隧道中爆炸冲击波传播特性的数值模拟

炸药在隧道中爆炸时,由于受到隧道壁的限制,产生的空气冲击波的强度更大,危害更严重;同时隧道中的弯道、岔口影响着冲击波的传播。利用ANSYS/LS-DYNA对隧道中空气冲击波的传播进行了数值模拟,模拟结果与公式计算值基本吻合,验证了数值模型和参数选取的合理性。在此基础上,对冲击波在遇到转弯、岔口的情况进行了数值模拟,模拟结果表明,弯道可以削减10%～15%的超压峰值;岔口中主通道冲击波峰值为直通道的70%～80%,支通道为15%～25%。     

Numerical simulation of a novel blast wave mitigation device

This paper proposes a novel blast wave mitigation device, consisting of a piston–cylinder assembly. A shock wave is induced inside the device when it is subject to a blast wave. The shock wave propagates inside the device and is reflected repeatedly. The physical processes within the blast wave mitigation device are simulated numerically. Numerical predictions are in excellent agreement with analytical solutions for special cases of the investigated problem that are available in the literature. The peak pressure on the base of the device caused by the blast wave is studied using a number of design parameters. The numerical simulation shows that, although the transmitted impulse remains practically unchanged, the peak pressure of the blast wave can be reduced by as much as 98%, or even higher, depending on the design parameters chosen.     

城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载

该文利用LS-DYNA软件,采用ALE方法,对城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载进行了数值模拟和分析。通过对两建筑物模型中爆炸波传播的数值模拟及其与单建筑物模型的对比分析,结果表明两建筑物模型中爆炸波由于在两建筑物之间多次反射而被增强,因此在计算建筑物所受到的爆炸波超压荷载时必须考虑相邻建筑物的影响。通过对一典型T型街道中爆炸波传播的数值模拟及其与简单环境的对比分析,结果表明在城市街道中爆炸波受到地面和周边建筑物的多次反射而增强,且在一定高宽比范围内,街道越窄、周边建筑物越高,爆炸波超压荷载的增大系数越大,因此在分析城市复杂环境中爆炸波的传播规律和超压荷载时必须考虑周边建筑物的影响。从而为制定城市大型及重要建筑的防爆措施提供依据。     

Prediction of airblast loads on structures behind a protective barrier

Experimental results and numerical simulations have demonstrated that a protective barrier can effectively reduce blast load and, therefore, protect structures from an external explosion. However, there are no formulae in the open literature that can be used to estimate the blast loads on a structure behind a barrier. In this paper, pseudo-analytical formulae based on numerical results are derived to estimate the reflected pressure-time history on a rigid wall behind a protective barrier. Numerical simulations of blast wave propagation are carried out to estimate the peak reflected pressure and the impulse on a rigid wall behind a blast barrier. The shock wave front arrival time and positive phase duration are extracted from the numerical results. Pseudo-analytical formulae, which are derived from the best-fitted curves of the numerical results, are suggested. These formulae can be used with those given in TM5-1300 or other methods for blast pressure estimation in the no-barrier case, to estimate pressure-time histories at various building locations behind a protective barrier.     

坑道口部内爆炸冲击波传播速度规律的数值分析

准确计算坑道口部内爆炸条件下冲击波传播速度的变化,是确定坑道内主动消波设备时间响应指标的关键。为此,基于AutoDyn进行5种不同工况的坑道内爆炸计算。采用量纲分析构建了冲击波传播速度的工程模型,通过对数值计算结果的拟合确定了模型的系数。与坑道化爆实验的实测值进行分析比较表明,所拟合的坑道内冲击波传播速度的经验模型最大误差为15%,作为一种工程方法而言具有较强适用性。