近地爆炸冲击波传播特性数值模拟与应用
2021-01-12孙吉伟
兵器装备工程学报 2020年12期
关键词:经验
曹 涛,孙 浩,周 游,罗 赓,孙吉伟
(1.中国华阴兵器试验中心, 陕西 华阴 714200; 2.西北核技术研究院, 西安 710024)
爆炸产生的冲击波是战斗部威力考核的重要依据,特别是近年来精确制导武器的高速发展,使得炸点与目标之间的距离越来越近,从而使冲击波的毁伤作用越来越突出。研究空气冲击波的传播特性一方面可以提高武器毁伤效率,另一方面通过对冲击波的测量可以反推爆源的爆炸当量,重现爆炸现场,评判爆源反应类型[1-4]。
衡量爆炸冲击波的参数主要包括峰值超压、正压作用时间和比冲量[5-7]。一般认为冲击波峰值超压是比例距离的函数,在此基础上国内外学者进行了大量的试验研究,并总结出了多种经验公式。比较典型的自由场冲击波经验公式有Henrych超压公式[8]、Садовский球面冲击波经验关系式[9]和Baker超压公式[10]。实际上,真正意义上的自由场爆炸场景较少,更多的是近地爆炸。近地爆炸时,地面反射部分冲击波能量使得相同距离处峰值超压有所增大,同时也因地面受到冲击产生变形和破坏而消耗部分能量,从而近地爆炸冲击波超压计算经验公式误差较大。在弹药热烤试验中,对冲击波超压的测量是评定弹药反应类型的主要方法之一。为准确预测观测点冲击波峰值超压,采用数值模拟的方法不仅可以节约试验成本、缩短试验周期,还能直观地分析冲击波的传播过程,避免经验公式带来的误差。
本文借助显示动力分析程序AUTODYN,分别建立自由场和近地球形TNT爆炸的二维模型,采用EULER方法,模拟得到了空中爆炸冲击波的传播过程。……
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