兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (12): 3815-3825.doi: 10.12382/bgxb.2023.0284
所属专题: 爆炸冲击与先进防护
周岳兰1, 裴鲁2, 龙仁荣1,*(), 张庆明1, 刘博文1, 任健康1
收稿日期:
2023-03-31
上线日期:
2023-12-30
通讯作者:
基金资助:
ZHOU Yuelan1, PEI Lu2, LONG Renrong1,*(), ZHANG Qingming1, LIU Bowen1, REN Jiankang1
Received:
2023-03-31
Online:
2023-12-30
摘要:
为利用激波管实现空中爆炸冲击波的模拟,开展了管内压力脉冲演化特性的研究。结合激波管内压力脉冲特性的实验和数值模拟,分析高压气体驱动激波管内形成类似于空中爆炸冲击波激波的过程,总结得到激波管参数对激波特征的影响规律。研究结果表明:激波管内产生的激波是平面波;适当调整激波管高压段与低压段的长度比,可以使低压段内反射稀疏波追赶上右行激波波阵面,在追上位置处形成类似空中爆炸冲击波的激波,高压段压力和长度的减小,稀疏波更容易追赶上激波波阵面;结合量纲分析,建立了形成模拟空中爆炸冲击波所需最小低压段长度,以及所形成的激波峰值超压、正压持续时间等特征参量与激波管内压力、长度等参数之间的关系,为模拟空中爆炸冲击波激波管的设计提供基础理论和数据支撑。
中图分类号:
周岳兰, 裴鲁, 龙仁荣, 张庆明, 刘博文, 任健康. 激波管内压力脉冲演化特性及模拟空爆冲击波的方法研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3815-3825.
ZHOU Yuelan, PEI Lu, LONG Renrong, ZHANG Qingming, LIU Bowen, REN Jiankang. Study on the Evolution Characteristics of Pressure Pulse in Shock Tube and a Method of Simulating Air Explosion Shock Wave[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(12): 3815-3825.
工况 | 高压段压力 p4/kPa | 低压段压力 p1/kPa | 低压段长度 Ldn/m | 膜压比 p4/ p1 |
---|---|---|---|---|
1-1 | 530 | 100 | 8.0 | 5.3 |
1-2 | 600 | 100 | 8.0 | 6.0 |
1-3 | 670 | 100 | 8.0 | 6.7 |
1-4 | 770 | 100 | 8.0 | 7.7 |
2-1 | 520 | 100 | 6.79 | 5.2 |
2-2 | 580 | 100 | 7.57 | 5.8 |
表1 实验工况参数设置
Table 1 Parameter settings for experimental conditions
工况 | 高压段压力 p4/kPa | 低压段压力 p1/kPa | 低压段长度 Ldn/m | 膜压比 p4/ p1 |
---|---|---|---|---|
1-1 | 530 | 100 | 8.0 | 5.3 |
1-2 | 600 | 100 | 8.0 | 6.0 |
1-3 | 670 | 100 | 8.0 | 6.7 |
1-4 | 770 | 100 | 8.0 | 7.7 |
2-1 | 520 | 100 | 6.79 | 5.2 |
2-2 | 580 | 100 | 7.57 | 5.8 |
工况 | 实验压力/kPa | 仿真压力/kPa | 误差/% |
---|---|---|---|
1-1 | 321.5 | 337.7 | 5.1 |
1-2 | 354.9 | 380.5 | 7.2 |
1-3 | 438.5 | 471.8 | 7.5 |
1-4 | 503.6 | 539.4 | 7.2 |
表2 激波平台段超压的对比
Table 2 Comparison of overpressures in shock wave plateau segment
工况 | 实验压力/kPa | 仿真压力/kPa | 误差/% |
---|---|---|---|
1-1 | 321.5 | 337.7 | 5.1 |
1-2 | 354.9 | 380.5 | 7.2 |
1-3 | 438.5 | 471.8 | 7.5 |
1-4 | 503.6 | 539.4 | 7.2 |
[1] |
何起光. 激波管冲击载荷作用下预制孔铝板的响应特性研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2018.
|
|
|
[2] |
潘良儒. 介绍激波管[J]. 科学通报, 1956, 7(10): 1-11.
|
|
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
doi: 10.1007/BF02472236 URL |
[6] |
doi: 10.1016/S0020-7683(01)00038-5 URL |
[7] |
doi: 10.1016/S0020-7403(02)00014-0 URL |
[8] |
doi: 10.1016/0167-8442(93)90035-A URL |
[9] |
doi: 10.1016/j.nbd.2010.10.025 pmid: 21074615 |
[10] |
doi: 10.1089/neu.2010.1513 pmid: 21083431 |
[11] |
doi: 10.1177/2041419616666236 URL |
[12] |
doi: 10.1016/j.ijimpeng.2017.04.001 URL |
[13] |
doi: 10.1016/j.ijmecsci.2020.106263 URL |
[14] |
康越, 张仕忠, 张远平, 等. 基于激波管评价的单兵头面部装备冲击波防护性能研究[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(8):179-191.
|
|
|
[15] |
田锐, 魏刚, 张涵哲, 等. 基于空气激波管的GFRP层合板抗爆性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 350(3): 68-75.
|
|
|
[16] |
胡洋, 杨雨欣, 吴秋遐. 基于激波管系统对瓦斯爆炸的研究[J]. 华北科技学院学报, 2022, 19(4):89-93.
|
|
|
[17] |
郑监, 卢芳云, 陈荣. 柱形装药条件下锥形水中爆炸激波管内的冲击波特性[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(10):78-89.
|
doi: 10.1007/s10573-005-0009-z URL |
|
[18] |
李馨东, 胡宗民, 姜宗林. 生物激波管的数值模拟[C]// 北京力学会第19届学术年会论文集. 北京: 北京力学会, 2013:65-66.
|
|
|
[19] |
杨军, 薛斌. 激波管管长对阶跃压力波形的影响分析[J]. 振动与冲击, 2019, 38(3):252-257.
|
|
|
[20] |
何起光, 张伟, 陈小伟, 等. 激波管聚酯膜片变形过程分析[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(3):73-79.
|
|
|
[21] |
doi: 10.1016/0045-7825(74)90029-2 URL |
[1] | 张玉磊, 陈华, 袁建飞, 姬建荣, 冯晓军, 刘彦. 爆炸冲击波超压非均匀分布特性及最优测点数量[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 744-753. |
[2] | 王新光, 陈琦, 万钊, 高晓成, 燕振国. 分子黏性对解析湍流壁面函数的影响[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 2041-2052. |
[3] | 王德友, 李世鹏, 金戈, 王茹瑶, 官典, 王宁飞. 耦合尾喷管堵盖运动的水下固体火箭发动机点火启动过程特性[J]. 兵工学报, 2023, 44(6): 1665-1676. |
[4] | 杨磊, 刘瀚, 黄广炎, 田相鹏. 典型防爆装备对TNT爆炸冲击波的防护性能[J]. 兵工学报, 2023, 44(10): 2871-2884. |
[5] | 伍杨, 覃彬, 王舒, 熊漫漫, 安硕, 卢海涛, 张先锋. 基于爆炸冲击波的头盔防护性能[J]. 兵工学报, 2022, 43(9): 2121-2128. |
[6] | 戴湘晖, 段建, 沈子楷, 王可慧, 李名锐, 李鹏杰, 郑亚峰, 周刚. 侵彻弹体慢速烤燃响应特性实验研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(2): 291-297. |
[7] | 林逸雪, 狄长安, 狄长春, 宫新宇, 计寒. 基于激波传播路径的弹头斜入射双三角阵定位模型[J]. 兵工学报, 2019, 40(2): 251-256. |
[8] | 张小圆, 李世鹏, 杨保雨, 王勇, 童悦, 王宁飞. 潜航飞行体深水超音速气体射流的流动稳定性研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(12): 2385-2398. |
[9] | 张玉磊, 李芝绒, 蒋海燕, 翟红波, 袁建飞, 仲凯. 温压炸药内爆炸压力特性及威力试验研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(7): 1333-1338. |
[10] | 毛宏霞, 贾居红, 傅德彬, 姜毅. HIFiRE-1飞行器激波与边界层干扰气动热研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(3): 528-536. |
[11] | 廖瑜, 石少卿, 梁朝科, 王文康. 聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料加固钢板抗冲击力学性能研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(10): 1988-1996. |
[12] | 徐敏潇, 刘大斌, 徐森. 硼含量对燃料空气炸药爆炸性能影响的试验研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(5): 886-891. |
[13] | 顾国华, 张良, 吴海兵, 崔逊学, 俞波. 基于弹丸激波的弹目偏差测试与反演研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(3): 576-584. |
[14] | 董祥瑞, 陈耀慧, 董刚, 刘怡昕. 基于双微楔的高超声速激波与边界层干扰控制研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(9): 1624-1632. |
[15] | 黄闯, 党建军, 李代金, 罗凯. 跨声速运动对射弹阻力及空化特性的影响[J]. 兵工学报, 2016, 37(8): 1482-1488. |
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