爆炸冲击波在空气中传播规律的经验公式对比及数值模拟

通过对爆炸冲击波在空气中传播的已有研究成果进行对比分析,发现不同学者对冲击波超压峰值和超压持续时间的预测结果存在不少差别,文中总结出能较好地描述冲击波超压峰值与比例距离关系的表达式。同时用LS-DYNA动力有限元软件模拟TNT炸药爆炸产生的冲击波在空气中的传播,模拟所得的超压峰值小于经验公式的结果。故有必要对爆炸冲击波进行进一步的研究。     

基于CFD的加油站储罐燃爆危险性分析

针对加油站收发油及清罐作业期间可能发生的事故,以加油站埋地油罐为例,针对50 m~3埋地储罐情况进行建模,开展数值模拟,计算发生爆炸事故时爆炸冲击波对油罐周围人员、设施的影响。模拟结果表明:油罐内爆炸产生的冲击波通过人孔井传出之后,在人孔井外爆炸超压均小于5 kPa。当人孔井内发生爆炸时,人孔井内局部区域冲击波超压超过2 kPa,人孔井外冲击波超压均小于2 kPa。     

钢箱梁节段缩尺模型爆炸冲击波参数试验研究

以钢箱梁节段缩尺模型为爆炸冲击波作用施加面,开展了9种不同比例距离下的爆炸冲击波作用试验工况,对比分析了其他学者的经验公式与本文实测数据中有关正超压峰值的差别,整体上本文实测数据偏大偏不利,并拟合对比了基于实测的多项式函数、指数函数及幂函数,误差和精度分析表明采用多项式函数较为合理;对正超压作用时长进行构成分析,表明在钢箱梁节段模型顶板上方发生武器爆炸等化学爆炸冲击波作用时长较短且均不超过1 ms,并拟合了四次多项式经验公式;另外研究表明正超压从0脉冲式跃迁至超压峰值时长所占比例很小、脉冲率很高,为正超压作用总时长的3%以下,为典型的超高动荷载施加模式。     

爆炸冲击波伤害破坏作用定量分析

针对爆炸事故后果定量分析中存在的模糊认识,对冲击波超压估算方法和爆炸能量计算模型进行了系统论述.冲击波的破坏伤害作用主要取决于峰值超压的大小,立方根比例定律是定量估算冲击波超压最常用的方法.物理性爆炸产生的能量大小与容器内介质的状态和容器的容积有关,化学性爆炸能量的大小主要取决于参与爆炸性燃烧反应的可燃物质的量和燃烧热.蒸气云爆炸能量的估算方法主要有TNT法和TNO法两种,蒸气云爆炸及爆轰的破坏伤害作用既可使用立方根比例定律进行分析,也可以直接使用相关经验模型.     

接触爆炸作用下钢-混凝土组合梁的波传播分析

由于爆炸荷载作用时间短、超压峰值大等特点,当爆炸荷载作用于钢-混凝土组合梁上时,将在梁内产生冲击波,冲击波在钢-混凝土组合梁内的传播过程极短,并且在冲击波的传播过程中梁的变形很小,因此,可将冲击波在梁内的传播过程进行独立分析.为研究爆炸荷载作用初期冲击波在梁内的传播过程,通过数值分析的方法对冲击波在钢-混凝土组合梁内的传播过程进行了研究分析.结果表明,在接触爆炸情况下,爆轰波将作用于钢-混凝土组合梁并在梁内产生压缩冲击波,冲击波在钢-混凝土组合梁厚度方向传播并产生反射与透射冲击波,同时在梁内产生较高的压应力或拉应力,由于混凝土属脆性材料,其抗拉强度很低,对混凝土板来说,反射拉伸波将在加载初期造成混凝土板的层裂现象.     

TNT当量法估算地铁恐怖爆炸中的炸药当量

面对全球愈演愈烈的爆炸恐怖袭击,地铁隧道遇到的威胁越来越大。通过收集整理全球范围内针对地铁隧道的爆炸恐怖袭击事件,结合地铁隧道自身结构的特点和安全防范措施,给出在地铁内实施爆炸的爆炸物的特点和爆炸物TNT炸药当量的标准,利用爆炸冲击波峰值超压计算公式和标准TNT炸药表面爆炸空气冲击波曲线对相应当量爆炸物的超压进行计算,进而评价其杀伤力和破坏力。研究成果可为地铁结构应对恐怖爆炸袭击应急预案的制定提供依据。     

爆炸冲击波在地铁隧道内的传播规律研究

地铁是重要的生命线工程,具有造价高、使用周期长、运行期间内部人员密集等特点,极易成为恐怖爆炸袭击的目标。炸药在地铁隧道内爆炸产生的冲击波由于受到地铁内衬砌的限制,会发生反射和叠加,其超压峰值远远大于自由场中的峰值,冲击波的传播过程也会更加复杂。为了探明爆炸冲击波在地铁隧道内的传播规律,以南京地铁隧道为例,利用LS-DYNA动力分析软件,采用流固耦合算法,对10 kg TNT炸药在地铁内的爆炸过程进行数值模拟,分析爆炸冲击波的传播过程,得出沿地铁隧道纵向超压的衰减规律,研究成果可为地铁隧道防恐怖爆炸袭击应急预案的制定和政府决策提供依据。     

利用爆轰理论评估隧道中瓦斯爆炸破坏效应

利用化学反应式及混合爆炸气体的爆轰理论计算出爆轰波的速度,爆轰结束瞬间爆炸产物的温度、爆轰波超压、冲击波超压等物理力学参数;结果表明瓦斯爆炸温度很高,引起的爆轰波超压和冲击波超压都很大;一旦爆炸发生,对内部人员、设备和工程结构将造成非常大的危害,提出减少该类事故应重在预防。     

地面弹药库安全距离影响因素与防护措施探讨

地面弹药库发生偶然爆炸产生的爆炸冲击波、飞散物及地震动将对周边建筑物和人员等产生危害,为此我国规范中对弹药库安全距离进行了限制。但随着城市不断扩大,安全距离越来越难以满足规范要求。通过梳理国内外大量相关试验资料和研究成果,总结了适用于地面弹药库的冲击波超压和库间距离的计算公式,分析了地面弹药库防殉爆技术,可为减小弹药库安全距离研究提供参考。     

覆土库外部压力传播规律研究

覆土库兼具地面库和地下库的特点,可以通过覆土来降低爆炸时的爆炸超压和飞散物对周围人员和设施的影响。为研究覆土结构发生偶然爆炸时外部流场的传播衰减规律,采用0.5 kg TNT装药对钢筋混凝土直墙拱覆土库进行缩比试验,获得结构外部0°、90°、180°等3个方向上的冲击波超压数据,并采用LS-DYNA进行数值模拟。结果表明,覆土结构外场超压表现出明显的方向性,在相同比例距离处,泄放口所在的0°方向超压峰值最大,180°方向超压峰值最小,且压力峰值不足0°方向的10%;在双对数坐标系下,3个方向的超压峰值与比例距离均呈线性关系。