PDF《TNT 爆炸的数值计算及其影响因素》

3 7

8 3

0 2 .

0 7 e

3 0

0 .

3 0

0 0 .

0 0

0 .

0 0

0 .

0 0

0 .

0 0 ;

1 7

7 ;

0 .

0 0

0 .

0 0

0 .

0 0

0 .

0 0

0 .

0 0

0 .

0 0 . 1.

2 材料参数的选取 炸药和 空 气按 均匀连续 介质考虑.炸药采用MAT_ H I GH_ E X P L O S I V E_ B UR N 材料模型和JWL( J o n e s W i l k i n s L e e ) 状态控制方程, 爆炸冲波 击压力为: =1- ω

1 ( ) -

1 + 1- ω

2 ( ) -

2 +ω0 (1)式中: 痢 隆

1、

2、 ω 为输入参数;

为相对体积;

0 为初始内能. T NT 的材料参数见表1. 表1 炸药的材料参数 T a b1 M a t e r i a l p a r a m e t e r so f e x p l o s i v e ρ / ( k g ・m-3 ) /(m・s -1 ) C J / G P a /GPa/GPa12ω0/(J・m-3 )

0 1

6 3

0 6

7 1

3 1 8.

5 5

4 0.

9 9.

4 4.

5 1.

1 0.

3 5 8*1

0 9 1.

0 注: ρ为炸药密度;

为炸药的爆速;

C J为爆压;

0 为初始相对体积. 空气采用 MAT_ NU L L 空材料模型和线性多 项式方程 E O S _ L I N E A R_ P O L YNOM I A L, 即: =0+1μ+2μ2+

3 μ

3 +( 4+5μ+6μ2)(2)式中: μ= ρ / ρ

0 -1;

为单位体积内能;

ρ 为空气密 度;

ρ

0 为参考密度. 线性多项式状态方程 遵守 G a mm a定律, 空气 的材料输入参数见表2. 表2 空气的材料参数 T a b l e2 M a t e r i a l p a r a m e t e r so f a i r ρ / ( k g ・m-3 ) 01234560/(J・m-3 )

0 1.

2 9

0 0

0 0

0 0.

4 0.

4 0 2. 5*1

0 5 1.

0 注:

0、

1、

2、

3、

4、

5、 6为实常数. 炸药在无限空气中发生爆炸时, 爆炸波以炸药 为圆心向四周传播, 冲击波随着距离的增大能量逐 渐耗散, 超压峰值迅速衰减.自由空气爆炸冲击波 在不同时刻的传播过程如图1所示. 1.

3 数值计算结果与分析 1. 3.

1 数值计算结果的公式表达 基于上述建立的空中爆炸数学模型, 为了研究 更大范围内冲击波超压与比例距离的关系, 模型中 空气尺寸扩展为2 0m*2 0m*2 0m, 网格尺寸取为 0. 2m*0. 2m*0. 2m, 炸药 仍为0. 2m*0. 2m* 0. 2m的立方体, 同样取1 / 8模型计算.经过一系列 数值计算, 得到比例距离=0. 6~6. 0m / k g

1 /

3 内的 冲击波超压( 见图2 ) , 以及 =1. 0~3. 0m / k g

1 /

3 内 的正压作用时间( 见图3) .经过拟合后, 得到函数 化表达的冲击波超压和正压作用 时间 计算公式分 别如下: Δ f=-0.

4 7

0 6 / +1.

0 8

7 6 / 2-0.

1 4

8 5 / 333火炸药学报第3 8卷第3期图1 空爆冲击波在不同时刻的传播图 F i g .

1 T h es p r e a dp r o c e s so f t h ea i re x p l o s i o ns h o c k w a v e sa td i f f e r e n t t i m e s 0. 6≤摇1.

0 Δ f=0.

0 3

1 7 / +0.

3 0

4 1 / 2+0.

1 5

1 7 / 31. 0≤摇6.

0 (

3 ) 式中: Δ f为冲击波超压, MP a ;

=/3,椅 算点到爆心的距离, m;

为炸药药量, k g . +=1 0-3

3 (2.

1 3 0-3.

9 5

1 +3.

0 4

2 2-0.

7 6

6 6 3+0.

0 6

3 9 4),1. 0≤摇3.

0 (

4 ) 式中: +为正压作用时间, s . 1. 3.

2 数值计算结果与试验和经验公式计算值的 比较 常用的空中爆炸冲击波超压(

1 0

5 P a ) 经验公式 见式(

5 ) ~ (

1 0 ) . 我国《 爆破安全规程》 G B

6 7

2 2

2 0

0 3公式[

1 5 ] : Δ f= 0.

8 4 +2.

7 2+73(5)Henrych公式[

2 ] : Δ f=

1 4.

0 7

1 7 +5.

5 3

9 7 2-0.

3 5

7 2 3+0.

0 0

6 2

5 4,0.

0 5≤摇0.

3 Δ f= 6.

1 9

3 8 -0.