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爆炸沖擊波壓力的形成及超壓計算

時間:2022/12/23閱讀:4944
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        當火工品在空氣中爆炸時,瞬間產生高溫、高壓、高速的爆炸產物,周圍空氣直接受到爆 炸產物的作用,在火工品和空氣的界面處爆炸產物在空氣中高速向周圍飛散,如同一 個超音速活塞一樣強烈壓縮相鄰的空氣介質,使其壓力、密度和溫度階躍式地升高,形成初 始沖擊波。與此同時,由于相鄰介質的初始壓力很低,因此同時有一個稀疏波從界面向爆炸 產物內傳播。一般近似地認為球形火工品爆炸時距火工品中心的距離 r=12r0 (r0  為火工品半徑)處空 氣沖擊波就與爆炸產物分離,獨自向前傳播,這時空氣沖擊波陣面壓力為 1MPa~2MPa,速 度為 1000m/s~ 1400m/s,隨著傳播距離的增加,爆炸產物膨脹速度很快衰減,壓力也很快減 小;當爆炸產物膨脹到壓力等于周圍介質未擾動的初始壓力 P0  時,膨脹并不停止,由于慣 性的作用產物將繼續運動而產生過度膨脹,這種過度膨脹一直延續到慣性消失時為止,此時 其壓力已低于周圍空氣未擾動的初始壓力 P0 ,出現了負壓區,最后壓力隨著距離的增加趨 近于周圍空氣未經擾動的壓力、沖擊波速度趨近于空氣中的聲速。典型的空氣沖擊波壓力隨 時間變化曲線如圖 1。隨著空氣沖擊波的傳播,其正壓區不斷加寬,波陣面的壓力和傳播速 度迅速下降最后衰減為聲波,而沖擊波的超壓峰值和沖量是研究火工品能量特性的重要指標。

       圖 1 中△Pm  -沖擊波超壓峰值,指空氣沖擊波到達時刻超過環境壓力的壓力峰值的最 大值△Pm=△Pmax-P0 ;  P0 -環境壓力; t+ -正壓作用時間,指超壓從環境壓力升高到它的最 大正超壓峰值后再回復到環境壓力所需的時間; i+ -正超壓沖量

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      在無限空中爆炸時,空氣沖擊波超壓峰值的經驗計算公式(薩道夫斯基公式):對于球形 火工品在空中爆炸

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