爆炸冲击波在仿桥梁结构内传播的数值模拟

桥梁作为交通枢纽中的重要关卡,受到强冲击载荷作用后的毁伤效果一直是国内外关注的热点问题。炸药爆炸是对其进行毁伤的最为有效的手段之一,研究爆炸冲击波在桥梁结构中的传播规律对桥梁结构抗爆设计和爆炸事故救援具有至关重要的作用。为此,搭建了桥梁的局部结构并进行爆炸毁伤实验,为数值模拟研究提供数据参考。采用自主开发的三维爆炸与冲击问题仿真软件EXPLOSION-3D对仿桥梁结构的爆炸冲击波传播问题进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与实验结果进行对比,验证了数值算法的有效性;进一步通过对比不同位置处的压力时程曲线来分析爆炸冲击波在仿桥梁结构中的传播规律,并分析了炸药在不同位置处爆炸和不同当量炸药爆炸对桥梁结构毁伤的影响规律。基于数值仿真结果,得到了给定工况下炸药对仿桥梁结构内的人体和车辆的毁伤程度。最后,通过对比分析不同工况的数值模拟结果,从仿真的角度给出了安全预防建议。     

煤矿巷道瓦斯爆炸冲击波与高温气流的关系

 为了给瓦斯爆炸后煤尘二次爆炸的深入研究提供理论依据,应用计算流体力学方法,对煤矿巷道内瓦斯爆炸的瞬态流场进行了数值模拟,得到了冲击波与高温气流流动的时空关系,并借助实验对数值方法进行了验证。研究表明：在瓦斯爆炸后的一定时间内,近场区域和远场的部分区域极有可能引发煤尘二次爆炸。给出了可能发生煤尘二次爆炸的区域随瓦斯区长度的函数关系式,以及远场中峰值温度和峰值超压到达时间的间隔随轴向距离和瓦斯区长度的分布特性。     

泡沫铝柱壳对药柱水下爆炸压力场影响的数值研究

基于流体弹塑性模型,建立了描述泡沫铝在爆炸载荷下的冲击响应方程;采用Lagrange差分格式,在均匀网格上对方程进行了离散;编写数值计算程序,进行了药柱水下爆炸的一维数值计算,重点考虑了泡沫铝对水中爆炸冲击波分布的影响。结果表明,数值计算结果与实验数据、LS-DYNA模拟结果基本吻合,证明所建立的泡沫铝流体弹塑性本构方程可以用来描述泡沫铝的冲击响应行为,且泡沫铝对水中爆炸冲击波压力场的影响显著。     

真空中金属丝电爆炸数值模拟研究

利用金属丝电爆炸物理数学模型对电爆炸物理过程开展了数值模拟,研究了不同直径铝丝电爆炸特性,进一步分析了金属丝内沉积能量、电压击穿时刻、电压峰值随金属丝直径的变化规律,并与相关实验数据作了对比。     

水下爆炸气泡脉动周期的简便计算方法

将爆轰产物状态方程与气泡运动方程相结合,提出了一种水下爆炸气泡脉动周期的数值计算方法,能够快速计算不同炸药水下爆炸的气泡脉动周期。结果表明:采用JWL状态方程与采用γ律状态方程的气泡周期计算方法相比,前者计算TNT炸药水下爆炸气泡脉动周期的误差更小,计算误差小于3%;通过对比RS211炸药水下爆炸实验结果,进一步验证了该数值计算方法对含铝炸药水下爆炸气泡脉动周期的计算同样具有良好的适用性。     

强爆炸早期火球现象的一维数值研究

采用一维球对称辐射流体力学方程组,构建直接求解辐射输运方程的一种数值方法,得到强爆炸早期火球发展过程中火球阵面、弹壳冲击波的形成发展过程.计算结果与Brode结果进行对比,二者一致,证明数值方法的合理性.数值模拟爆炸源区不同当量、不同密度以及不同爆炸高度等条件下强爆炸早期火球发展过程中火球阵面、弹壳冲击波的形成发展过程,对计算结果进行比较分析.     

电爆炸丝1维磁流体模型数值模拟

 给出了电爆炸丝1维磁流体模型的具体描述和基本方程，并利用数值方法求解。通过对含电爆炸丝断路开关的电感储能脉冲功率电路模型的计算，给出了电爆炸丝电流、电压随时间的变化，以及电爆炸过程中丝的密度空间分布，膨胀半径随时间的变化，讨论了电爆炸丝长度和初始电压对电爆炸丝电流、电压的影响。     

爆炸作用驱动液体抛撒初始阶段数值仿真

 针对灭火战斗部引战配合设计,研究爆炸作用驱动液体（水基灭火剂）抛撒初始阶段的特性。依据典型灭火战斗部的结构建立数值仿真模型,采用LS-DYNA软件进行仿真计算,分别获得了加载系数（驱动装药与液体的质量比）对壳体破裂时间和壳体破裂初期液体/空气界面运动速度的影响规律,以及液体/空气界面后续的运动特性。进行了同条件下爆炸驱动水基灭火剂抛撒实验,得到了不同加载系数条件下壳体破裂初期液体/空气界面的运动速度。实验结果与数值仿真结果吻合良好,表明所采用的数值仿真方法具有正确性和有效性,对相关问题的研究具有重要参考价值。     

基于多种控制机理的湍流爆炸燃烧模型研究

本文针对狭长受限空间油气爆炸燃烧发生、发展过程特点,建立不同控制机理制约不同反应步的分步反应湍流燃烧模型。该燃烧模型的基本思想在于将化学反应分为两步进行,各步的控制机理不同,各步释放的能量也不同．采用分解、混合、反应的分步方式来模拟油气爆炸燃烧过程,通过实验和数值计算结果表明,该模型能较好解决湍流爆炸燃烧过程的数值模拟问题,其结果与实验吻合很好。     

炸药混凝土中爆炸能量释放规律的研究

 通过对炸药在混凝土中爆炸的并行计算,分析其数值计算结果,并对爆炸力学基础理论进行研究后认为：炸药在土岩介质中爆炸,炸药能量将通过爆炸空腔中爆炸产物内冲击波的多次往复反射的方式进行释放,同时破坏并推动土岩介质移动,土岩介质与爆炸气体的界面在爆腔内稀疏波的作用下进行持续减速扩张运动。     

水力旋流器参数对高炉污泥分离的影响

本文采用简化的多流体多相流模型及雷诺应力湍流模型建立了水力旋流器内液固多相湍流流动的数学模型,对水力旋流器在不同结构参数和进口压力下的高炉污泥分离进行了数值模拟,获得了水力旋流器内高炉污泥不同情况下的颗粒分级效率曲线。数值结果表明,在高炉污泥颗粒分离的应用范围内,锥角增大,旋流器直径增大,分离粒径会增加, 进口压力增加,分离粒径降低。     

抗爆容器内爆炸流场数值模拟

 采用计算流体动力学中的二阶精度TVD差分格式和特殊算子分裂法,按轴对称问题,对半球顶圆柱筒密闭式抗爆容器内部爆炸流场进行了数值模拟。计算得到的容器壁面载荷分布与实验结果基本一致。不同时刻爆炸流场压力分布图像清晰地描述了容器壁面的冲击波加载过程。     

STRUCTURAL RESPONSE OF LAMINATED COMPOSITE SHELLS SUBJECTED TO BLAST LOADING: COMPARISON OF EXPERIMENTAL AND THEORETICAL METHODS

The results from a theoretical and experimental investigation of the dynamic response of cylindrically curved laminated composite shells subjected to normal blast loading are presented. The dynamic equations of motion for cylindrical laminated shells are derived using the assumptions of Love's theory of thin elastic shells. Kinematically admissible displacement functions are chosen to represent the motion of the clamped cylindrical shell and the governing equations are obtained in the time domain using the Galerkin method. The time-dependent equations of the cylindrically curved laminated shell are then solved by the Runge-Kutta-Verner method. Finite element modelling and analysis for the blast-loaded cylindrical shell are also presented. Experimental results for cylindrically curved laminated composite shells with clamped edges and subjected to blast loading are presented. The blast pressure and strain measurements are performed on the shell panels. The strain response frequencies of the clamped cylindrical shells subjected to blast load are obtained using the fast Fourier transformation technique. In addition, the effects of material properties on the dynamic behaviour are examined. The strain-time history curves show agreement between the experimental and analysis results in the longitudinal direction of the cylindrical panels. However, there is a discrepancy between the experimental and analysis results in the circumferential direction of the cylindrical panels. A good prediction is obtained for the response frequency of the cylindrical shell panels.     

激光辐照铝靶汽化过程的高速纹影诊断技术

应用高速纹影系统记录激光束辐照在Ly12铝靶时所产生的汽化羽扩张、空气爆炸波、熔融物质喷溅以及穿靶等现象.并由扫描摄影记录的轨迹图测出汽化羽的扩张速度为150～190m/s,空气冲击波速度为450～500m/s,靶表面高压蒸汽速度为5～7.8km/s。     

高炉污泥旋流法颗粒分离的数值模拟

本文采用一种简化的多流体多相流模型及雷诺应力湍流模型建立了水力旋流器内液固多相湍流流动的数学描 述,并对高炉污泥旋流分离进行了数值模拟,获得了水力旋流器内高炉污泥流动的流场及颗粒分级效率曲线,数值计算得 到的颗粒分级效率曲线与实验结果吻合很好。数值结果还表明,底流管直径较小的旋流器分离高炉污泥的效果较好。     

整体高炉煤气联合循环(IBFGCC)发电系统性能分析

本文基于总能系统概念讨论整体高炉煤气联合循环(IBFGCC)发电系统及其特点;以高炉富氧喷煤实验数据为基础,进行数值模拟;同时对IBFGCC系统进行性能分析,探讨了鼓风富氧量、制氧耗功等一些主要参数对系统性能的影响规律;揭示了随着高炉煤比增加、焦比降低及富氧率的增加,联合循环发电量亦有较大幅度增加,为IBFGCC的应用提供参考依据。     

闪光Ⅰ号应用于X射线爆轰照相——研究金属射流的穿甲效应

闪光X射线照相技术是研究动载荷及其效应的重要测试手段,特别适用于研究物质在爆炸作用下的瞬变过程,本文介绍了闪光Ⅰ号加速器应用于X射线爆轰照相的基本状况,以及用于观察金属射流穿过高密度物质钨靶的实验技术。     

Indoor human response to blast sounds that generate rattles

The two major noise sources that cause environmental problems for the U. S. Army are helicopters and large weapons such as artillery, tanks, and demolition. These large weapons produce blast sounds that contain little energy above 200 Hz and that are particularly troublesome to deal with because they excite rattles in structures. The purpose of this study was to systematically test subjective response to the presence or absence of rattles in otherwise similar blast sound environments. A second purpose of the study was to test if there were structural changes that could reduce annoyance within the indoor blast sound environment. This study was done using a specially constructed test house and highly repeatable shake table to generate the blast sounds. The data clearly show that no commonly used environmental noise measure adequately describes the indoor environment when the blast excites rattles. Although the indoor blast ASEL changes by only about a decibel or so (and the indoor blast CSEL changes by even less), the subjective response changes by up to 13 dB. At low blast levels, the increase in human annoyance response is largest, and this annoyance response offset decreases to about 6 dB when the outside, flat-weighted peak sound-pressure level of the blast increases from 112 to 122 dB.     

高炉渣非晶态含量的定量分析方法研究

通过X-ray衍射方法对高炉渣中非晶态与晶态的含量进行了定量分析研究。定量分析过程包括标准样品制备、配样与衍射以及数据处理分析。数据处理包括非晶态衍射峰及晶态峰在一定衍射角度内的积分、线性拟合与定量系数确定。提出了X-ray衍射方法所用的高炉渣标准样品的制备方法,包括100％非晶态标样和100％晶态标样。提出了由100％非晶态和100％晶态为标准样品时,高炉渣中非晶态含量的测定方法,适用于非晶态含量较高(>80%)的高炉渣的定量分析。结合数学处理和X-ray衍射结果,可得到原始高炉渣中非晶态含量和晶态含量,以及相应的比例系数,适用于非晶态含量高的高炉渣(>90%)。     

基于多光谱成像技术的水稻叶瘟检测分级方法研究

实时、可靠的植物病害检测是进行科学的植物喷药作业的基础,也是精确农作的关键技术之一。目前水稻稻瘟病害检测鉴定方法存在着专业知识要求高、花费大、效率低等缺点。文章提出了利用包含绿、红、近红外三波段通道的多光谱成像技术对水稻叶瘟病进行检测。研究目的是建立能够快速、准确分析稻叶瘟病情的检测模型,实时过滤掉背景噪声、自然枯叶等干扰因素,实现对水稻生长状况进行及时、有效、非破坏性检测。研究表明,利用多光谱成像技术提取水稻叶面及冠层图像信息,可以快速有效地检测稻叶瘟病情。通过实验建立的稻叶瘟病情检测分级模型,对于营养生长期的水稻苗瘟的识别准确率为98%,叶瘟的识别准确率为90%,为实施科学的稻叶瘟防治提供了决策支持。