激波管模拟产生近场爆炸冲击波

O389; 激波管可以在实验室环境下模拟爆炸产生冲击波,具有参数易于控制和测量手段准确多样等优势,在爆炸冲击效应的研究中被广泛应用.但与真实爆炸相比,尤其是近场爆炸,激波管产生的冲击波存在正压作用时间难以缩短、超压峰值难以提升的困难.通过对激波管运行理论和数值模拟分析发现:缩短正压作用时间的关键是让反射稀疏波尽快追上入射激波;提升超压峰值的关键是提高驱动气体的驱动能力.为此,设计了一种驱动段为锥形截面的激波管,使得反射稀疏波更快地追上入射激波,从而有效减小激波管设备长度并缩短正压作用时间;同时,采用正向爆轰驱动技术,利用化学能代替高压空气驱动提高驱动气体声速,在低爆轰初始压力下可以获得高的超压...

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Published in爆炸与冲击 Vol. 44; no. 12; pp. 135 - 146
Main Authors 张仕忠, 李进平, 康越, 胡剑桥, 陈宏
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院力学研究所,北京 100190%军事科学院系统工程研究院,北京 100010 01.12.2024
Subjects
爆炸冲击波
爆轰驱动
shock tube
near-field blast
blast wave
detonation driving
激波管
近场爆炸
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ISSN1001-1455
DOI10.11883/bzycj-2024-0204

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Summary:O389; 激波管可以在实验室环境下模拟爆炸产生冲击波,具有参数易于控制和测量手段准确多样等优势,在爆炸冲击效应的研究中被广泛应用.但与真实爆炸相比,尤其是近场爆炸,激波管产生的冲击波存在正压作用时间难以缩短、超压峰值难以提升的困难.通过对激波管运行理论和数值模拟分析发现:缩短正压作用时间的关键是让反射稀疏波尽快追上入射激波;提升超压峰值的关键是提高驱动气体的驱动能力.为此,设计了一种驱动段为锥形截面的激波管,使得反射稀疏波更快地追上入射激波,从而有效减小激波管设备长度并缩短正压作用时间;同时,采用正向爆轰驱动技术,利用化学能代替高压空气驱动提高驱动气体声速,在低爆轰初始压力下可以获得高的超压峰值.数值计算结果表明,在入射激波马赫数(MS=2.0)相同条件下,相对于等截面驱动方式,采用锥形截面驱动方式时,激波管长度可以减少近 2/3,正压作用时间可以缩短近 1/2.激波管实验结果表明,锥形截面驱动激波管产生的超压曲线满足近场爆炸冲击波形要求,并获得了超压峰值为 64.7～813.4 kPa、正压作用时间为 1.7～4.8 ms的爆炸冲击波波形.该研究可为近场爆炸冲击波致伤及装备防护效应评价实验提供参考.
ISSN:1001-1455
DOI:10.11883/bzycj-2024-0204