陆军伟，汪 泉，2，李志敏，林朝键，刘文震

(1.安徽理工大学化学工程学院，安徽 淮南 232001；2.安徽省爆破器材与技术工程实验室, 安徽 淮南 232001)

炸药在自由场爆炸时，形成的爆炸产物会瞬间占据原有空间并迅速向外扩散，空气层被压缩，形成冲击波，波后则形成负压区，低于空气压力，而后在压差的驱动下，空气反过来压缩负压区，爆炸产物的压力又增大，形成第1次脉动，如此反复，最终压力会和大气压力相等，达到平衡状态。有研究表明，炸药爆炸产生的冲击波起到主要作用的是第1次的膨胀到脉动的过程[1]。典型的爆炸冲击波超压曲线如图1所示，可以用Friendlander曲线[2]来进行指数近似。

图1 典型爆炸冲击波Δp-t曲线

1 材料模型与参数

1.1 计算模型

由于研究的是TNT在自由场的爆炸冲击波，AUTODYN的一维楔形球对称模型是一个很好地选择，其模型如图2、图3所示。在模型中，选用TNT球形装药，起爆方式为中心点起爆，距炸药边界251.58 mm开始，设置一系列测点(每间隔251.58 mm设置1个监测点)。在模型边界处设置无反射边界条件(Non-reflective boundary)，其中图2为带有空气材料的模型，图3为不带有空气材料的模型，模拟绝对真空的工况。

图2 带有空气材料的模型

图3 不带有空气材料的模型

1.2 材料参数

1.2.1 空气参数

在AUTODYN的材料库中，把空气看成无黏性的理想气体(Ideal gas)，可以用线性多项式方程来描述气体的压强、体积、内能等之间的关系，如下所示[14]。

p=C0+C1μ+C2μ2+C3μ3+(C4+C5μ+C6μ2)E

(1)

式中：p为对应空压强；E为空气的单位体积内能，2.068×105J/m3；C0、C1、C2、C3、C6的值均为0，C4=C5=γ-1，其中γ为绝热指数；μ为黏度系数。

根据Izadifard提供的方法，不同的真空度下，空气密度可以由下式来计算：