破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的耦合作用

为探讨破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的耦合作用机制,通过分析冲击波和破片在空气中的运动规律,在考虑壳体对冲击波强度的影响下,建立了冲击波与破片耦合作用区间的理论计算模型,并采用相关文献试验结果进行了对比。在此基础上,结合实例讨论了耦合作用区间随各影响因素的变化规律。结果表明,战斗部装填系数、装药爆速、壳体厚度以及能量分配对耦合作用区间的影响较大,而装药爆热、破片质量及破片形状对耦合作用区间的影响较小;随着装填系数、装药爆热和爆速、破片质量及冲击波能量与破片动能的比值的增大,耦合作用区间均减小;而随着壳体厚度和破片形状不规则度的提高,耦合作用区间增大。     

圆柱装药近地空爆冲击波峰值超压空间转换模型

为研究近地空爆冲击波峰值超压空间数值关系,基于镜像法、角等分和超压归一化思想,确定了冲击波空间传播界线,建立了混合流场中超压的理论计算方法。首先,利用三波点轨迹与爆高水平线交点、虚拟爆源、真实爆心三者连线构成的几何约束以及马赫反射终点条件,确定了冲击波流场分布界限。其次,等分测点角度,并基于超压归一化值分段线性假设构建归一化值方程。然后将归一化值方程扩展为圆柱装药长径比、爆高、当量、测点角度和比例距离的函数。最后,基于控制变量法,利用符合经验公式和实爆结果的圆柱装药近地空爆AUTODYN-2D数值模型的计算结果代入上述函数求解。结果表明:以长径比、比例爆高、比例距离和测点角度为输入参数的峰值超压空间转换模型可描述圆柱装药近地空爆峰值超压的空间数值关系,转换效果良好。     

约束结构下激光冲击波特性实验研究

 在约束结构下用短脉冲强激光对不同形状的铝片进行了冲击对比实验,研究了约束层和表面黑色涂层的作用。进行了水约束层作用的实验，所得的应力波强度与无约束层时相比有大幅度提高，但低于理论预测值。比较实验结果发现，黑色涂层更主要的作用是防止靶表层的烧蚀破坏，而冲击过后剩余的涂层会明显地衰减传向靶中的应力波。对于实际工程应用中有重大意义的非规则平面情形下的约束机制，实验表明，在曲率半径大于400mm时平面约束结构的作用依然有效。     

约束结构下激光冲击波特性实验研究

在约束结构下用短脉冲强激光对不同形状的铝片进行了冲击对比实验,研究了约束层和表面黑色涂层的作用。进行了水约束层作用的实验,所得的应力波强度与无约束层时相比有大幅度提高,但低于理论预测值。比较实验结果发现,黑色涂层更主要的作用是防止靶表层的烧蚀破坏,而冲击过后剩余的涂层会明显地衰减传向靶中的应力波。对于实际工程应用中有重大意义的非规则平面情形下的约束机制,实验表明,在曲率半径大于400mm时平面约束结构的作用依然有效。     

药柱冲击波在有机玻璃中的衰减特性研究

用作图法得到了药柱与有机玻璃隔板界面处的冲击波压力,利用AUTODYN 6.1软件模拟了药柱冲击波在有机玻璃隔板中的衰减过程,并用锰铜压力计法测量了药柱冲击波在不同厚度有机玻璃隔板中的压力,并根据理论公式计算了有机玻璃中相应的冲击波速度、波后质点速度和密度。结果表明,理论计算结果、数值模拟结果与试验测量结果一致,并根据试验结果得到了冲击波压力在有机玻璃中的衰减规律;AUTODYN 6.1软件能够准确地预测冲击波在有机玻璃隔板中的衰减特性。     

空气中激光等离子体冲击波的传输特性研究

根据球形对称冲击波在自由空间中传播的约束条件,提出了空气中激光等离子体冲击波在中远场的传播公式.并用探针式超声换能器实测了能量为10-110mJ、脉宽为15ns、波长为106μm的Nd∶YAG激光作用于铝靶表面产生的等离子体空气冲击波,用此公式计算的结果与实验数据符合得很好 关键词：     

表面放电等离子体产生冲击波特性

采用压力传感器,分析XeF(CA)激光器高电压表面放电光泵浦方式不同位置、不同放电电压条件下冲击波特性。研究结果表明,表面放电等离子体膨胀产生的冲击波持续时间为ms量级,在冲击波过后伴随有相对较弱的压力波。随着充电电压增加,放电过程释放能量增多,冲击波峰值压强也变大,最大压强可达1 MPa,同时冲击波峰值延后,冲击波持续时间变长。     

表面放电等离子体产生冲击波特性

采用压力传感器,分析XeF(C→A)激光器高电压表面放电光泵浦方式不同位置、不同放电电压条件下冲击波特性。研究结果表明,表面放电等离子体膨胀产生的冲击波持续时间为ms量级,在冲击波过后伴随有相对较弱的压力波。随着充电电压增加,放电过程释放能量增多,冲击波峰值压强也变大,最大压强可达1 MPa,同时冲击波峰值延后,冲击波持续时间变长。     

间接驱动的冲击波特性实验

报道在星光激光器上进行的X光辐射驱动(间接驱动)和激光直接驱动的冲击波实验。实验观察到了铝背冲击波发光信息。结果表明,间接驱动比直接驱动的冲击波平面性好。     

柱状装药预制破片缩比战斗部爆炸冲击波和破片的作用时序

针对柱状装药的周向预制破片战斗部,结合无量纲分析方法和爆炸驱动理论,确定了影响破片和冲击波相遇位置的关键参数,给出了由缩比战斗部推广预测原型战斗部爆炸产生的破片冲击波作用时序的方法。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行数值模拟,对比验证了理论分析和数值试验结果,分析了战斗部缩比比例对冲击波和破片作用时序的影响。结果表明:缩比模型与原型战斗部爆炸产生的破片和冲击波的相遇位置之比和相遇时间之比主要取决于两模型的质量比,在不考虑破片速度衰减时,两模型中载荷相遇位置之比和相遇时间之比等于其质量比的0.33次方。受破片速度衰减影响,该方法仅适用于质量缩比不小于0.2的模型。     

水下等离子体声源的冲击波负压特性

基于修正的Rayleigh气泡脉动方程对水下等离子体声源放电产生的 强声冲击波的传播过程进行了分析; 利用Euler方程作为控制方程组, 建立了水下等离子体声源的聚束声场模型, 通过仿真计算获得的传播云图对冲击波负压的形成机理进行了直观的理论分析. 结果表明: 经过聚能反射罩反射汇聚得到的聚束波在反射稀疏波和水的惯性作用下, 聚束波周围水域产生了拉伸, 形成负压区, 如果拉伸力大于水的抗拉上限, 就会使得水中形成不连续现象, 即出现空化气泡; 此外聚能罩边缘处产生的衍射波进一步加剧了负压的产生, 边缘衍射波最终与拉伸波叠加, 使冲击波负压达到最大值; 通过对比仿真波形和实验波形, 从而验证和进一步揭示了冲击波负压的形成原因. 研究结果对认识水下冲击波的传播规律和进一步改进等离子体声源的设计具有指导意义. 关键词： 等离子体声源 冲击波负压 聚束声场模型 气泡     

运动光栅的量子特性研究

讨论了空间周期结构和时间周期性对波和物质波的作用，即动量和能量的量子化变化，并用傅里叶分析和相对论的方法对其进行了分析论证，提出了一种对于运动和物体相互作用在概念上的处理方法。     

多元方法研究单摆运动特性

根据霍尔效应原理,利用单片机技术实现了对单摆运动周期和重力加速度的实时测量,并使用photoshop,excel,matlab,tracker等软件对实验数据进行处理和分析。     

理想气体球面强冲击波一般自模拟运动模型

应用理想气体一维不定常流自模拟运动基本微分方程，详细讨论了球面强冲击波波后气体自模拟特性，推导出具有自模拟运动特性的球面强冲击波传播公式的一般形式.分析结果表明：球面强冲击波自模拟运动模型不必从具有奇异性质的点源出发，冲击波初始速度和自模拟温度函数解一般不存在趋于无穷大的问题.Taylor点爆炸冲击波自模拟模型只是一般自模拟模型中假设自模拟运动总能量为定值条件下的特例. 关键词： 理想气体 球面强冲击波 自模拟运动     

水下爆炸冲击波作用下空化区域形成的特性研究

对水下爆炸冲击波作用下的局部空化和区域空化形成特性进行了理论和实验研究.引入平面冲击波假设,理论分析了结构几何尺度及冲击波参数的变化对空化区域形成的影响,并在直径5 m的圆柱形水箱中,对边长1 m、厚度2 mm的方形钢板在50 g TNT炸药、1 m爆距条件下进行了水下爆炸冲击实验,以验证局部空化理论.研究结果表明:在相同的冲击条件下,结构尺度的变化对局部空化的形成具有较大影响;炸药质量及爆深的变化会改变区域空化的形状及范围;实验结果与局部空化理论计算结果基本一致.     

冲击波作用下CHBr／NaCl界面热弛豫特性研究

非透明材料冲击温度测量是通过对界面光辐射历史的观察实现的,因此对界面光辐射历史的研究是非透明材料冲击温度测量的基础。但由于冲击阻抗的失配导致界面上出现波的反射而引起温度的变化与界面热流动产生的温度变化交杂在一起,以及过程的瞬时性,使得对这一过程的实验研究显得非常困难,设计了一种界面波阻抗近似相同的特殊实验装置,用光辐射测量技术研究了在冲击压缩下CHBr3/NaCl界面的热弛豫过程,实验结果和理论分析表明CHBr3/NaCl界面的热弛豫时间在纳秒量级,与Grover等人的理论预估一致。     

固液混合装药热传导特性对其安全性影响的计算研究

固液混合装药物理参数是影响装药安全性的主要因素之一,利用混合炸药计算物理参数的方法,计算了几种典型配比装药的物理参数,根据能量守恒方程对不同物理参数的装药进行数值模拟。计算得到:在温度载荷相同的条件下,不同的物理参数对其温度响应有较大的差别,说明分析固液混合装药安全性时,应考虑装药不同比例对其安全性的影响,才能真实反应热点能量演化过程,为分析固液混合装药的安全性提供一定的理论依据。     

基于消息传递接口的空中爆炸问题的并行计算

研究了用于处理三维多物质欧拉网格的模糊界面技术以及算法存在的数据相关性问题,提出了解决数据相关性的方法。采用基于消息传递接口(MPI)模式,设计出了相应的MMIC-3D并行程序,得到了无限空气介质中爆炸的三维数值模拟结果,计算结果与实际的实验现象及规律基本吻合。在共享存储的全对称多处理机(SMP)上进行了测试,得到了理想的加速比。     

多种复合炸药装药的慢烤特性及其机理

为研究不同结构复合装药在慢速烤燃过程中的响应规律,分别设计了JH-2和JHB炸药的?19 mm单独药柱装药和?30 mm复合药柱装药烤燃弹,通过慢速烤燃试验分别获得了单独药柱烤燃弹在1和2℃·min^-1升温速率、复合药柱烤燃弹在1℃·min^-1升温速率下的温度-时间变化曲线,并结合数值模拟进一步分析了烤燃弹内部温度场的变化。研究结果表明:单独药柱装药情况下,低敏感炸药能明显降低弹药在热刺激下的响应等级;而在复合药柱装药时,烤燃弹响应点均位于外层低敏感药柱靠近壳体的环状区域,响应温度随高能药柱直径的增加而升高,响应等级随外层低敏感药柱厚度的增加而增加,复合装药由于药柱接触面存在接触热阻,烤燃弹传热受到阻滞,使得内部高能药柱极少参与反应。