为爆炸科学技术的发展而努力

由中国力学学会主办的专业性学术刊物《爆炸与冲击》季刊,经过将近一年的发起和筹备,现在问世了。 刊名中,“爆炸”是能量在很短时间内释放或转化的物理过程和物理——化学过程的总称,“冲击”则泛指爆炸对周围介质的作用;因此《爆炸与冲击》这个刊名,如果用一句话来说明,就是:各种爆炸过程及其对周围介质的作用。     

一座核电站空气管路爆炸的原因

介绍了对美国一座核电站的控制系统空气管路爆炸事故的原因分析和实验研究。认为爆炸起源于系统内部由激波引起的油膜爆轰所产生的瞬态高压。文中还介绍了有关的基本原理,实验设备和方法,给出了主要的实验结果,找到了产生这种油膜爆轰的条件和保障安全生产的技术措施。这项工作为爆轰研究提供了一种理想的设备和方法。所获得的结果在爆轰机理研究和爆炸安全研究方面具有一定的意义和应用价值。     

近自由水面水下爆炸时水中激波特性

本文论述了近自由水面水下球形药包爆炸时,自由表面线性(规则)反射及非线性(非规则)反射对水中激波的影响以及激波参数变化规律。确定了爆深与爆炸能量逸出的关系。提出了由水面反射影响修正库尔公式的指数和从能量逸出概念修正库尔激波超压公式的系数,从而得出非线性反射区水中激波超压的公式。     

固体中的激波构造

由于测试技术的发展,固体中激波过渡带构造的测量与理论研究,近年来在爆炸力学的基本研究中已形成一中心课题。其方法是利用位错动力学的知识,试定塑性流函数,来计算激波过渡带中各参量分布,并与观察结果比较。由于目前位错动力学本身发展还不成熟,因此对试定流函数正确与否,只能依赖大量的数值计算,在可调参数较多的情况下,就容易造成概念上的含混和分析上的困难。 本文认为,此类问题的研究,应先多作物理模型分析,我们选强度为几十万大气压以上的定常激波为研究对象,是因为在这特定条件下,可以大大减少可调节参数的数目。这样所得的结果,物理意义明确,易定取舍。本文所得结果是:给出计算激波过渡带中各力学量分布的方法;指出主要调节参数应为起始位错密度与饱和位错密度之比;另外在激波强度增至几十万大气压时,过渡带的厚度在量级上未见减少,仍为10~(-2)—10~(-3)厘米。     

固态相变中范式建构所面临的挑战

编者按:本文以科学革命的结构理论的观点对固态相变学进行了历史透视，我们同意推荐者孙庆平教授的意见：“中国的力学工作者会从中获益”，故予以刊登，作者John W.Cahn(1928- ）是固态相变著名学者，1998年获美国国家科学奖，本文是他1999年在国际固态相变大会上的特邀报告。科学革命的结构理论是当代科学哲学和科学史领域影响深远的重要学派，它于1962年由美国科学史家库恩（Thomas S.Kuhn, 1922-1996)在《科学革命的结构》一书中提出。该理论认为：如原有的范式不能应付新问题的挑战，旧范式将为新范式所取代。这种范式的转移（paradigm shift)即科学革命。 摘要: 当代固态相变领域起源于古代工艺－－以他们所创造的范式，许多错误的开端使得新范式的建立相当缓慢。许多工作尚未完成，对过去成功和失败的反思让我们更好地理解我们今天所处的阶级和体会为何新范式的建立如此漫长。     

关于中间激波的回顾与展望

中间激波是传统理论认为在物理上不可能实现的一类激波，但是，近年来在数值模拟中发现了它的结构，因此，在国际上引发了中间激波研究的高潮．本文首先系统地回顾了中间微波的研究历史和发展，给出了传统的激波演化性理论，并通过引用演化性理论，否定了中间激波的稳定存在．然后，介绍了近年来在中间激波方面的工作及进展情况，最后阐述了我们的一些看法．     

激波自管口出射后绕射与反射流场的数值计算

激波自激波管口出射后感生的波系图案,以及由它感生的超压场,可简化为二维非定常激波的绕射、反射问题.这个气体动力学方程组是非线性的,其解会随着时间自行产生间断.即使其初始值为连续函数,其解也可能出现间断.这就引起了困难.本文采用欧拉坐标、人工粘性、有限差分法来求解.为写出管口的边条件,首先找出一维管道气体流动的分析解,由此算出管口处的速度、压力、密度随时间变化的曲线.计算结果同实验做了比较,二者是一致的.我们曾对激波自管口出射后的绕射,激波在地面上的斜反射,激波与垂直挡板迎面相撞后的正反射,激波的爬坡过程,以及管口涡环的形成和发展的波系图案等用纹影法做了观测,同时对管口外由波系所感生的超压场分布做了测量.本文对激波自管口出射后绕射与反射流场做了数值计算.     

宇宙等离子体物理学简介

一、什么是宇宙等离子体物理学? 宇宙等离子体物理学是天体物理学中新兴的一门边缘学科,亦称等离子体天体物理学。欧洲空间研究学会主持召开的一次国际会议(1971年9月,意大利),就以“宇宙等离子体物理学”为名。宇宙等离子体物理学是由宇宙电动力学的研究领域扩充、发展而来。它以实验室发现的等离子体现象的自然规律为基础,结合各种天文观测工具,特别是射电望远镜和空间飞行器观测得到的资料,从事各类天体以及整个宇宙所发生的等离子体现象的规律的研究。它是近代科学技术发展的产物。随着受控热核研究的发展而成熟的等离子体物理学,给它提供了理论基础。空间技术的发展,使探索外层空间的研究和宇宙演化的研究进入一个新     

湍流模型展望

格廷根、剑桥、帕萨迪纳等等在航空史上留下光辉名字的城市,不愧为湍流研究的发源地。从那时起,飞机与湍流一直被认为是“青梅竹马”的关系。关于湍流现象的原理和应用的重要性,以及研究中的困难,本刊要很好进行讨论。虽然是很繁难的事,无奈它与飞机休戚相关,甚至在征服宇宙的今天,湍流问题依然存在。关于湍流问题,常发生既不是这样的,也不是那样的之类的漫无边际的争论。悲观论者主张“湍流问题还      

用激波管研究高温气体的现状与发展

从50年代起,激波管的研究已与原子分子物理学、光谱学、天体物理、化学动力学、等离子体动力学、喷气推进技术燃烧、爆炸、化工技术以及力学的各分支学科,都有一定的相互影响。到60年代,激波管及共研究的对象,差不多快要形成一门专门技术领域。世界上各研究单位的激渡管工作虽然各有不同,但激波管工作的内在特色,如实验工具及理论处理方法等,却有共同性。这种发展导致从1965年起两年一次定期召开激波管国际会议,有几十个国家的几百名代表参加,进行相当广泛的国际交流。用激波管进行高温气体方面的研究,经过近二十年的发展,已得到了广泛的重视,在一     

激波诱导含灰气体边界层中的粒子分布

本文研究当激波沿着一个固体表面等速地穿越含灰气体运动时所诱导的层流边界层特性。考虑了作用在气体边界层中球形粒子的 Saffman 升力,建议了一种计算近壁区中弥散相密度剖面的方法,并给出了数值计算结果。本文结果表明:在激波后方存在着一个弯曲的薄层区域,其中的粒子密度可以比其波前原始值增加许多倍。这种粒子聚集效应对于工业中粉尘爆炸等实际问题具有重要意义。     

大型通道中被动式水雾抑爆效果的实验研究

本文采用40L聚苯乙烯泡沫水槽在长25m、直径700mm的接近实际规模的大型爆炸试验管道中，利用浓度为8％VOL的甲烷空气混合物对水槽布置方式及不同水量条件下抑爆效果进行了实验研究。实验结果表明：在水量均为70L的情况下，分散式布置时激波在通过第一个水槽位置后即开始发生衰减，并完全衰减成为压缩波，火焰熄灭在水雾作用区，爆炸被安全抑制住；集中式布置时，火焰穿过水雾区到达管道开口端，激波仅仅在有一定区域内表现出衰减现象，未能完全抑爆。在管内距离点火源4．33m处水量辚70L、35L和15L时，激波速度均发生不同程度的衰减，且水量越大，激波速度衰减越明显。因此，水雾装置布置方式和用水量是影响被动式水雾抑爆效果的重要因素。     

球形气泡实验中肥皂膜运动特性的初步探讨

肥皂膜是激波加载球形气泡的实验研究工作中分隔不同气体的材料,它在激波加栽下的运动发展特征在已有工作中并未受到关注。本文对弱激波加栽球形气泡实验中肥皂膜的运动特性的分析认为,在肥皂膜的运动中存在着由激波和波后气流驱动导致的聚能射流运动现象,并用相关的实验结果进行了验证。由于肥皂膜的这种运动特性,在理论、实验和数值模拟研究中不应忽视它对球形气泡演化发展的影响。     

三乙基铝及添加物的空气混合物爆炸微观机理研究

采用直接抛撒法和多种谱仪技术研究了三乙基铝的爆炸特性及微观机理。光谱研究表明,当三乙基铝与正己烷的体积比增加至1∶2 以后C2 辐射明显增强。过多增加正己烷含量导致混合物贫氧,因而造成燃料的浪费。实验观察到,每次实验后在激波管端盖及离端盖0.8m 范围内的激波管内壁上均匀覆盖着一层白色粉末。还利用OMA谱仪及单色谱仪确定了Al 原子的存在。研究发现,随着正己烷含量的增加,CH 出现时间相比Al 原子出现越来越早。这表明正己烷的反应总是早于三乙基铝的反应,并且随着正己烷含量的增加,正己烷的作用越来越明显。这个结果也是和三乙基铝与正己烷的混合方式相符的。由于三乙基铝总是被正己烷包裹着,抛撒后只有等正己烷反应完才能使三乙基铝裸露出来与氧接触点火。     

球面激波在固壁的马赫反射

本文对金属丝电爆炸产生球面激波在固壁上的马赫反射作了研究。由高速纹影摄影系统将反射图像拍摄下来,从而测量出马赫杆在壁面的马赫数,进而得到超压以及三波点迹线,实验结果与我们的数值计算结果作了比较,二者比较吻合。     

激波风洞中物体表面压力分布测量

本文介绍了激波风洞中模型表面压力分布测量工作中所碰到的有关技术问题。 文中用毛主席的《实践论》为指号,以我们实际工作中所碰到的问题为线索,以通俗的形式重点介绍了压电式压力传感器如何提高灵敏度和抗干扰的能力,制造中的有关技术,以及所配用的小型放大线路和传感器的标定技术,并给出了实验结果。文末对传感器的测量误差进行了分析和估计,并指出了进一步改进的问题。     

古代火药技术简史

火药是中国古代四大发明之一。火药的原始配方及其燃烧性能初见于八世纪左右炼丹家的著作。十世纪火药始用于军事。《武经总要》刊载的三种火药法是历史上军用火药配方的最早记载。十一世纪到十四世纪是各种火药兵器大发展的年代。到十三世纪中叶,所制火药既有强烈的爆炸威力,又有很好的发射能力,火药技术已经发展到很高的水平。关于火药技术的大量文字记载出现于明代。茅元仪、宋应星等人对火药组分、配比和性能作了探讨。宋应星在其《论气》一书中第一次对爆炸冲击波及其杀伤作用作了科学的描述。火药由中国经由阿拉伯国家而传入欧洲,到十四世纪欧洲才有火药实用于军事的记载。     

可爆性气体爆炸极限和爆燃转变成爆轰的研究

我们成功地研制了长为6.6m、内径为100mm的柱形爆炸激波管。利用此激波管我们研究了氢气和氧气混合物的爆炸特性。研究表明:氢气和氧气混合物的可爆性极限为25％H2至84％H2（体积比）;混合物起爆的临界初始压力P0c近似与混合物的浓度无关。我们还用石英传感器技术测量了混合物从爆燃转变为爆轰的过程（DDT）,确定了爆炸速度、爆炸压力与混合物初始压力P0的关系。爆燃波速度D和压力P快速增加,并且DG0（声速）时,爆燃波能转变成爆轰。爆燃波速度D和压力P衰减时,爆燃波将熄灭。氢氧混合物浓度接近上限时,爆燃向爆轰转变时的爆轰呈过激励状态,然后逐渐趋于正常爆轰。C-J理论可近似预估气体爆轰参数。     

《爆炸动力学及其应用》一书简介

《爆炸动力学及其应用》(The Dynamics of Explosion and Its Use)一书于1979年由丹麦ELSVIE科学出版公司出版,作者是捷克J.Henrych博士。该书全面而系统地介绍了爆炸动力学的基本理论及其在土木、机械、采掘等工程与工业应用中的有关问题,总结了作者本人和苏、美等国学者关于将爆炸用于各个方面的实践经验。     

经典流体的计算机模拟试验——蒙特卡洛法和分子动力学法

物质是由分子、原子组成的。尽管我们往往在不考虑分子、原子的微观运动情况下,照样可以把握物质的宏观运动。如流体力学的基本方程,虽然不涉及流体本身是由什么组成,但我们仍然可以成功地运用它去解决实际问题。但最终要深刻认识宏观规律或进一步发现新规律,从物质的微观结构出发去探求其宏观运动规律,无疑是一个根本性的重要途径。正是由于这个原因,《流体力学年鉴》的主编在1980年特约G.E.Uhlenbeck写了一篇文章,专门论述了流体力学与统计物理学间的关系。然而,从微观角度研究物质 ...