PDF《炸药水中爆炸冲击波超高速同时 /》

7 9k m / s ,

3 0μ s时刻传播速度约为 3.

0 1k m / s ,

6 7μ s时刻传播速度约为2.

5 0k m / s .右边界冲击波在5μ s时刻传播速度约为4.

7 6k m / s ,

3 0μ s时刻传播速度约为3.

0 0k m / s ,

6 7μ s时刻传播速度约为2.

5 0k m / s .左、 右边界平均速度几乎一 样.从图4 ( b ) 轴向冲击波随时间变化可以看出, 冲击波传播速度轴向明显比径向快, 上边界成像受电 缆线 影响无法准确读出, 下边界5μ s 时刻传播速度约为5.

4 7k m / s ,

3 0μ s 时刻传播速度约为3.

5 1k m / s ,

4 0μ s时刻传播速度约为3.

0 6k m / s . 图4 冲击波阵面变化曲线 F i g .

4 C u r v e so f s h o c kw a v e i n t e r f a c e 图5为?6 0mm*6 6mm 炸药在8

0 0mm*8

0 0mm*8

0 0mm 水箱中爆炸冲击波传播过程一维时 间和二维空间信息图像.分幅成像拍摄条件: 画幅数为6, 每幅时间间隔分别为

5、

1

0、

1

0、

2

0、

2 0μ s , 曝 光时间为2 0n s .扫描成像拍摄条件: 扫描时间为1

0 0μ s , 扫描速度为0.

1 2k m / s , 画幅数为2, 轴向y 方向、 径向x 方向同时扫描.从8幅图像, 可清楚地观察到炸药水中爆炸冲击波阵面传播整个过程, 比炸 药在4

0 0mm*4

0 0mm*4

0 0mm 水箱中冲击波传播速度慢.

9 3

4 第2期 畅里华, 等:炸药水中爆炸冲击波超高速同时分幅/扫描摄影技术 图5 炸药水中爆炸冲击波传播一维和二维图像 F i g .

51 Da n d2 Di m a g e so fu n d e r w a t e r - e x p l o s i o ns h o c kw a v e 图6是对拍摄到的原始图5进行处理及数据分析, 得到的炸药水中爆炸冲击波阵面轴向、 径向随时 间的变化曲线.图6中横坐标为相机的扫描时间, 纵坐标为炸药水中爆炸冲击波阵面距中心的距离 H.从图6 ( a ) 径向冲击波阵面随时间变化曲线可以看出, 整个传播过程中对称性较好, 冲击波传播速 度随时间的推延而逐渐减小.左边界冲击波在5μ s时刻传播速度约为4.

5 6k m / s ,

3 0μ s时刻传播速 度约为2.

8 3k m / s ,

9 0μ s时刻传播速度约为 2.

2 3k m / s .右边界冲击波在 5μ s时刻传播速度约为 4.

4 1k m / s ,

3 0μ s时刻传播速度约为2.

7 5k m / s ,

9 0μ s时刻传播速度约为2.

2 1k m / s .左、 右边界平均 速度几乎一样.从图6 ( b ) 轴向冲击波随时间变化可以看出, 冲击波传播速度轴向明显比径向快, 上边 界成像受电缆线影响无法准确读出, 下边界5μ s时刻传播速度约为5.

2 9k m / s ,

3 0μ s时刻传播速度约 为3.

1 8k m / s ,

4 0μ s时刻传播速度约为2.

9 7k m / s . 图6 冲击波阵面变化曲线 F i g .

6 C u r v e so f s h o c kw a v e i n t e r f a c e 由于相机水平扫描方向与药柱轴线重合,所以得到水平方向的冲击波速度可认为是波阵面上轴对 称处的法向速度.通过法向速度和 R a n k i n e - H u g o n i o t关系[

1 2 ] , 可以得到冲击波阵面压力: p= ρ

0 u s u p u s =1.

4 8 3+2 5.

3 0 6l g ( 1+u p / 5.

1 9 { ) (

1 )

0 4

4 爆炸与冲击第3 8卷 式中: p 为冲击波阵面压力, G P a ;

ρ

0 为水的密度, g / c m3 ;

u s 为冲击波速度, k m / s ;

u p 为冲击波后流场速 度, k m / s . 根据冲击波阵面随时间变化曲线( 见图4( b ) 和图6( b ) ) 可知任意时刻的波阵面的法向速度, 由式 (

1 ) 可得到不同时刻冲击波压力, 冲击波压力随传播距离的变化曲线如图7所示. 图7中横坐标为冲击波阵面距炸药表面的距离L, 纵坐标为冲击波峰值压力p.由图7可以看出, ?6 0mm*6 6mm 炸药在4