基于量纲分析的燃料云雾半径计算
2021-06-02徐启明解立峰王永旭凤文桢宋先钊
兵器装备工程学报 2021年5期
关键词:实验
徐启明,解立峰,王永旭,凤文桢,宋先钊,李 斌
(1.南京理工大学化工学院, 南京 210094; 2.中国兵器科学院宁波分院, 浙江 宁波 315103)
燃料抛撒形成云雾现象的研究在军事和工业上都有着重要的关注度。其在军事上一直是燃料空气炸药的(Fuel Air Explosive, FAE)重要研究方向,在工业上也可为预防可爆燃料云雾的形成和计算安全距离提供参考,同时相关研究成果可应用于消防灭火弹[1-2]。
目前对于燃料云雾抛撒规律的研究以实验为主,方伟等[3]利用高速摄影观测不同密度燃料抛撒过程,发现燃料密度的增加有利于燃料云雾的发展。郭学永等[4]系统研究了各种参数,如长径比、比药量和壳体材料等对于云雾膨胀半径的影响,给出了这些参数对于膨胀半径的影响规律,但是没有根据这些参数推出理论模型。Zabelka[5]根据中心药爆炸后驱动力和气动阻力的地位变化,将云雾扩散分两个阶段:近场阶段和远场阶段。其中近场阶段驱动力主导,燃料做加速运动,远场阶段阻力主导,燃料做减速运动。张奇等人[6]通过对加速阶段和减速阶段分开进行分析,代入一些相关参数证明了燃料分散最终半径符合相似定律。
上述研究分析了各类参数对于燃料云雾半径的影响,但并未给出一般性公式,每次改变装药质量都需要重新进行实验,而大装药质量的燃料抛撒实验由于成本高昂且实验复杂而难以进行,陈嘉琛[7]为了研究云雾场分布的尺度效应,在2 kg云爆装置实验的基础上,以模拟替代了7 kg、13 kg和100 kg云爆装置的实验研究。……
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