机库内爆炸效应的数值模拟研究

利用自编程序MMIC3D建立了机库的三维数值模型,采用三维Youngs界面技术对战斗部侵彻机库后发生爆炸情况下的流场分布进行了三维数值模拟。采用后处理软件Visc3D分析了冲击波在机库内的分布情况,在与实验结果对比的基础上,给出了不同关键点的压力曲线和一些规律性的仿真结果,并且通过计算结果的动画处理,清晰地看到战斗部在机库内部爆炸后所形成冲击波的传播规律。这些结果与规律基本符合物理现象和理论分析,对爆炸场近、远场的物理过程及其效应有了深刻的认识和理解,这对于如何高效毁伤机库内的飞机、人员以及相关设施具有重要的参考价值。     

钢筋混凝土密闭装置内爆炸超压分布研究

为研究装药在箱型钢筋混凝土密闭结构内爆炸时内壁冲击波超压载荷分布情况,利用LS-DYNA对该密闭空间内爆炸进行了数值仿真,给出了测点及特征点的仿真超压曲线,并与试验结果进行了对比。结果表明,爆炸冲击波内壁间的多次反射与叠加是内爆炸的显著特征,装药在长方体(长宽高之比为2∶1∶1)钢筋混凝土密闭装置中心内爆时,内壁超压最大点为离装药中心最近的点,其次为平行于端面且过装药中心截面的顶点;装药在立方体密闭装置中心内爆时,内壁超压最大点为装置的空腔顶点,其次为正对爆心的点。两平面的交线及三个平面的交点此类区域会使波阵面的汇聚效应增强,正压作用时间延长,比冲量增加。     

洞库内爆炸冲击波流场的数值模拟

运用LS—DYNA动力有限元软件,采用ALE方法及多物质流固耦合方法,对弹药洞库内部爆炸冲击波流场进行研究,得到洞库内爆炸时整个爆炸流场初始发展、反射环流情况及整个传播过程,分析空气冲击波的压力时程规律．     

高架桥下通道内爆炸灾害荷载数值模拟分析

为了掌握爆炸灾害中爆炸冲击波作用于建筑上的荷载特性,应用非线性显式有限元软件LS-DYNA建立了高架桥下通道内的爆炸数值模型;分析了网格划分方法对超压荷载计算结果的影响;得出了刚性地面上不同炸药当量、不同爆距下,通道外建筑迎爆面上荷载的变化规律,为建筑物的抗爆炸灾害预警、设计和加固等实际工程提供参考。     

炸药在密闭容器中爆炸数值模拟和试验

为了解炸药在密闭容器中爆炸超压传播觃律,测量了TNT在500L密闭容器中爆炸的冲击波超压和准静压,利用AUTODYN建立了二维轴对称模型,获得了冲击波和爆轰产物在容器中的传播过程。研究了传感器附近的凹凸结构对冲击波超压和准静压测试的影响,对比数值计算和实测超压历程曲线。结果表明,数值计算和试验结果基本一致,凹凸结构能够显著影响冲击波超压,而对准静压无影响。     

建筑物内爆炸毁伤效应的数值模拟

利用动力分析有限元程序LS-DYNA3D,对战斗部装药在建筑物内部爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值模拟,并与经验公式的计算结果进行了对比,结果表明数值模拟结果与经验公式计算结果相一致,证明了建立的有限元模型的可行性,可为战斗部的设计及目标防护设计提供依据.     

考虑后燃烧效应密闭空间内爆炸场数值计算研究

为了研究后燃烧效应对爆炸场参数的影响规律,提出一种考虑后燃烧效应密闭空间内爆炸场数值计算方法,将简化的反应率模型,耦合到三维两组可压缩欧拉方程中近似考虑后燃烧效应。并通过建立气体内能与热容之间的关系求得瞬态温度,根据热力学关系建立绝热指数计算公式。基于FORTRAN平台,采用五阶WENO有限差分格式,自主开发考虑后燃烧效应密闭空间内炸药爆炸场三维数值计算程序。基于所开发的程序数值探讨内爆炸场演化过程及后燃烧效应对爆炸场参数计算的影响。结果表明:(1)准静态温度、绝热指数及超压数值解与考虑后燃烧效应的理论解吻合较好,相对误差小于5%,初步验证了所开发程序的可靠性。(2)后燃烧效应在内爆炸场数值模拟中需要引起足够的重视,同一内爆炸工况下,准静态温度、绝热指数及超压数值解与不考虑后燃烧效应的理论解误差分别高达25%,6%,31%。     

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。     

容器内填沙爆炸实验的数值模拟

为了研究沙介质衰减爆炸冲击性能,在圆柱形爆炸容器内进行填沙爆炸加载实验。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对实验过程进行数值模拟;分别采用三维流固耦合算法和二维自适应算法对容器结构动态响应进行分析。模拟得到容器外壁面正对爆心部位的环向应变在大装药量时与实验结果吻合较好。通过数值模拟,获取了容器内部壁面反射超压载荷和沙中成腔尺寸等信息。     

长方体密闭结构内爆炸冲击波传播与叠加分析模型

采用镜像爆源构建内爆炸结构壁面反射作用与非线性叠加处理多波耦合效应相结合的方法,建立了长方体密闭结构内爆炸冲击波传播和叠加分析模型。该模型可以用于内爆炸荷载的快速工程计算。算例分析表明,结构壁面点上第一峰值超压、脉冲宽度和比冲量的预测值与试验结果的最大相对误差分别为-10.5%、-19.2%和13.2%,模型预测内爆炸冲击波特征参量与试验结果较为吻合,验证了该分析模型的有效性。     

温压炸药内爆炸压力特性及威力试验研究

为研究温压炸药内爆炸压力特性和威力,基于爆炸相似律与理想气体状态方程分析建立了冲击波超压及准静态压力计算模型,并利用爆炸罐开展了温压炸药和梯恩梯（TNT）炸药裸药柱内爆炸试验。结果表明：内爆炸压力效应包括冲击波压力和准静态压力,准静态压力上升伴随着冲击波的多次反射,反射结束后准静态压力上升到峰值并维持较长时间;温压炸药内爆炸冲击波超压峰值和准静态压力峰值较TNT炸药分别提高了18.0%和62.9%,基于内爆炸冲击波超压和准静态压力计算得到的温压炸药TNT当量分别为1.18和1.63.     

有限空间内部爆炸研究进展

分析了有限空间内爆炸的能量释放特点和毁伤方式,从冲击波特性、热效应、准静态压力、结构动态响应、数值模拟、炸药综合威力评估6方面综述了有限空间内爆炸作用的研究,认为应建立表征内爆威力的屋顶举起实验装置,加强多毁伤元耦合作用对目标破坏的研究,将屋顶举起作功能力和准静态压力纳入内爆炸威力评估体系,建立科学、有效的内爆炸威力评估方法。     

侵爆战斗部对建筑毁伤威力影响因素分析

为了解钻地弹对建筑物的毁伤效应,对影响侵爆战斗部威力的因素进行分析。构建有限元模型和材料模 型,采用显式动力学软件AUTODYN,计算弹丸以不同速度侵彻、静爆和侵爆对混凝土建筑物毁伤效应,分析不同 速度下弹丸侵爆和静爆的区别,通过不同速度下混凝土建筑顶部裂纹扩展对比,得到数值模拟结果。计算结果表明, 该分析可以为战斗部的设计以及目标防护设计提供参考依据。     

爆炸模型的参数化建模方法

针对爆炸模型常规参数化建模存在的问题,提出一种新的建模方法.以常见的炸药—传播介质—结构模型为例,论述常规的建模方式及其在参数化建模时的局限性,提出一种新的建模和划网格方式以适应参数化建模,给出炸药和井筒位于不同位置时的计算结果.模拟结果证明:该方法能解决当炸药和井壁的投影相交时难以参数化建模的问题,具有更强的灵活性和适用性,可为从事爆炸研究的工程人员提供指导.     

数值模拟研究分叉巷道中冲击波传播规律

为了研究几何分叉结构对冲击波传播特性的影响,利用LS-DYNA三维数值模拟计算程序,对同一弱冲击波通过不同角度的两向分叉巷道时传播、衰减的情况行了数值模拟,并提出了超压/冲量(比)准则来衡量"平面波"。研究结果表明:超压(比)准则适用于描述分布的不均性,而冲量(比)准则能更好地衡量分叉巷道中冲击波的破坏作用;分叉角度的影响较大,随着分叉偏转角的增大,主巷道内冲量将增大而分巷道内冲量将减小,恢复"平面波"的距离也增大,但不超过6倍巷道等效直径。     

无起爆药雷管倒置半爆的研究

针对无起爆药雷管倒置使用时容易出现半爆的现象，以8号复铜壳冲击飞片式无起爆药雷管为研究对象，对装药、压药、雷管的结构等方面进行试验分析，总结了雷管倒置发生半爆的原囚，提出控制雷管装配的技术条件，以保证无起爆药雷管倒置使用时可靠爆轰。     

管道中瓦斯爆炸特性的数值模拟

应用计算流体动力学软件AutoreaGas定量研究了管道中瓦斯爆炸特性。分析了不同初始压力、初始温度、障碍物形状、尺寸及空间位置等条件对管道中瓦斯爆炸超压及火焰速度的影响。研究结果表明:初始温度和初始压力对爆炸峰值超压有一定影响,初始压力越高超压越大,而初始温度越高超压越小,并且变化呈近似线性关系;火焰速度变化不大;障碍物对爆炸过程有显著影响,障碍物在管道中间比在两侧影响大,平板障碍物比长方体和圆柱体障碍物影响大,长障碍物比短障碍物影响要大。