切缝药包爆炸作用机理数值模拟

申涛 罗宁 向俊庠 高祥涛

申涛, 罗宁, 向俊庠, 高祥涛. 切缝药包爆炸作用机理数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(5): 1172-1180. doi: 10.11883/bzycj-2017-0410
引用本文: 申涛, 罗宁, 向俊庠, 高祥涛. 切缝药包爆炸作用机理数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(5): 1172-1180. doi: 10.11883/bzycj-2017-0410
SHEN Tao, LUO Ning, XIANG Junxiang, GAO Xiangtao. Numerical simulation on explosion mechanism of split-tube charge holders[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(5): 1172-1180. doi: 10.11883/bzycj-2017-0410
Citation: SHEN Tao, LUO Ning, XIANG Junxiang, GAO Xiangtao. Numerical simulation on explosion mechanism of split-tube charge holders[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(5): 1172-1180. doi: 10.11883/bzycj-2017-0410

切缝药包爆炸作用机理数值模拟

doi: 10.11883/bzycj-2017-0410
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11502282

国家自然科学基金项目 51579239

学科前沿科学研究专项面上项目 2017XKQY013

中国博士后基金项目 2014M551700

详细信息
    作者简介:

    申涛(1993-), 男, 硕士研究生

    通讯作者:

    罗宁, nluo@cumt.edu.cn

  • 中图分类号: O382

Numerical simulation on explosion mechanism of split-tube charge holders

  • 摘要: 为研究切缝药包定向控制爆炸机理,基于双缝/耦合切缝药包爆轰行为高速纹影实验,建立"炸药-切缝管-空气"模型,采用数值模拟方法研究切缝药包爆炸过程中冲击波相互作用、爆炸流场压力时空分布和切缝管形态变化。研究结果表明:切缝药包爆炸过程中切缝管能够有效控制爆炸能量释放和爆生气体动力学行为;切缝方向压力超前且高于非切缝方向;在爆炸冲击波及爆生气体共同作用下,切缝管曲率不断变小且从起爆点处以相同的变形特征沿切缝管轴向发展;数值模拟结果与实验结果吻合。
  • 图  1  几何模型参数与边界设置

    Figure  1.  Geometric model parameters and boundary settings

    图  2  有限元网格与局部放大网格

    Figure  2.  Finite element meshes and local amplified meshes

    图  3  冲击波相互作用机理模型

    Figure  3.  Shock wave interaction mechanism model

    图  4  切缝药包爆轰过程高速纹影实验和数值模拟结果

    Figure  4.  Experimental and numerical simulation results for the detonation process of a split-tube charge holder

    图  5  5个特征单元的位置

    Figure  5.  Positions of five elements

    图  6  有无切缝管时药包内部单元压力时程曲线

    Figure  6.  Pressure-time curves in the inside elements of the charge with and without split-tube

    图  7  特征单元的位置

    Figure  7.  Positions of elements

    图  8  有切缝管时药包外部单元压力时程曲线

    Figure  8.  Pressure-time curves in the outside elements of the charge with split-tube

    图  9  特征单元的位置

    Figure  9.  Positions of elements

    图  10  有/无切缝管时药包环向压力峰值与峰值时刻

    Figure  10.  Circumferential peak pressures and their corresponding times of the charge with and without split-tube

    图  11  切缝管形态变化过程

    Figure  11.  Morphological change process of split-tube

    表  1  铜管参数[16]

    Table  1.   Parameters of copper pipe[16]

    ρ/(g·cm-3) G0/GPa σ0/GPa β n γ1 σm/GPa b b h
    8.93 47.7 0.12 36.0 0.45 0 0.64 2.83 2.83 3.77×10-4
    f A Tm0/K γ0 a pcut/GPa Kspall C/(m·s-1) S1 aG*
    0.001 63.5 1 790.0 2.02 1.4 -9.0 3.0 3 940 1.49 0.47
      注:aG*指Grüneisen状态方程中的参数a
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-10
  • 修回日期:  2017-12-14
  • 刊出日期:  2018-09-25

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