THE CARBUNCLE PHENOMENON IS INCURABLE

Numerical approximations of multi-dimensional shock waves sometimes ex- hibit an instability called the carbuncle phenomenon. Techniques for suppressing carbuncles are trial-and-error and lack in reliability and generality, partly because theoretical knowledge about carbuncles is equally unsatisfactory. It is not known which numerical schemes are affected in which circumstances, what causes carbuncles to appear and whether carbuncles are purely mimerical artifacts or rather features of a continuum equation or model. This article presents evidence towards the latter： we propose that carbuncles are a special class of entropy solutions which can be physically correct in some circumstances. Using ＂filaments＂, we trigger a single carbuncle in a new and more reliable way, and compute the structure in detail in similarity coordinates. We argue that carbuncles can, in some circumstances, be valid vanishing viscosity limits. Trying to suppress them is making a physical assumption that may be false.     

Solutions to a hyperbolic system of conservation laws on two boundaries

This paper studies the interaction of elementary waves including delta-shock waves on two boundaries for a hyperbolic system of conservation laws. The solutions of the initialboundary value problem for the system are constructively obtained. In the problem the initialboundary data are in piecewise constant states.     

液电冲击波在液固介质中的传播观测*

冲击波是一种高速瞬态的强烈非线性波动现象,在流体力学和材料力学、国防军工等领域有重要的学术意义和应用价值。冲击波在液体和固体介质中的清晰观测比较困难,但这种研究又不可或缺。该文采用高压电火花放电技术在水中产生厘米级的球形空泡,空泡膨胀后接着收缩崩塌,在极短时间和极小空间内释放出的能量在水中产生冲击波。结合纹影法和动态光弹法,使用高速摄像机和脉冲激光器组成的纹影-动态光弹法冲击波观测系统,可实现冲击波在液固介质中传播过程的高分辨率观测,为进一步研究冲击波的相关理论和应用技术提供了一种实验手段。     

用于诊断材料微层裂的Asay窗技术

微层裂是冲击波物理领域的重要基础问题,在工程上具有重要应用价值。近年来用于诊断样品多层层裂的传统Asay窗技术被用于诊断微层裂,但对其诊断能力和信号特征认识仍存在严重不足。为此,通过波系分析,揭示出在薄飞片击靶的微层裂实验中样品破碎存在1个“痂片”特征区、2个微层裂特征区以及1个“残体”特征区。实验表明,在样品窗口间隙合适的条件下,Asay窗不仅能够有效区分这些不同特征分区,而且能够灵敏探测样品表面发射的高速微喷粒子,从而实现对样品连续破碎过程的精密诊断。     

RDX基铝纤维炸药空中爆炸性能

将铝纤维炸药与传统铝粉炸药和RDX炸药进行空中爆炸实验并得到压力时程曲线,经过分析计算得到3种炸药的压力峰值、二次击波、正相持续时间以及冲量。结果表明:铝纤维炸药的压力峰值相对于RDX没有明显提高,但其压力时程曲线衰减速度慢于RDX的,使铝纤维炸药的正相持续时间大于RDX,铝纤维炸药的冲击波冲量相对于RDX的平均提高了18%,与铝粉炸药的相当。铝纤维炸药的二次击波超压幅值与到达时间与铝粉炸药的接近,而铝纤维炸药的二次击波到达时间早于RDX,说明二次击波的超压幅值与到达时间与炸药类型有关。     

接触爆炸荷载作用下带孔防护结构内冲击波的传播规律

采用有限元分析软件ATUODYN,对接触爆炸荷载作用下带孔防护结构内冲击波的传播进行了数值模拟,得到了防护结构孔口和内部中心处冲击波超压－时间曲线;分析了炸药量和爆心距孔口距离对防护结构内部超压、正压冲量的影响;以数值计算结果为基础,结合量纲分析,拟合得到了结构内部中心处爆炸冲击波特征参数的预估公式。     

裸爆和特制半球形结构内爆超压对比实验研究

 爆炸焊接过程会产生爆炸地震、冲击波、有毒气体和噪音等有害效应。设计并制作一个直径为36 m、入口和排烟口直径分别为8 m的半球形结构,用以降低爆炸焊接过程中产生的超压影响。为了研究实际超压降低效果,进行了裸爆和按1/6比例建立的半球形结构内爆炸的超压对比实验。实验结果表明：当超压的传播距离大于20 m时,这种半球形结构能有效降低爆炸焊接过程中产生的超压;对于相同的超压传播距离,切线方向（垂直于半球形结构入口方向）比径向方向（半球形结构入口方向）的超压降低效果好。结合冲击波的传播和反射特点,对超压降低的可能原因进行了分析。     

自校准靶型在冲击波实验中的应用

在使用任意反射面速度干涉仪(VISAR)测量运动表面速度的过程中,利用双灵敏度方法可以获得唯一的速度。由于双灵敏度方法对速度的判断需要人为干预,所以就会出现速度的非唯一性问题。在成像型VISAR中,由于散斑和条纹质量下降等问题,该现象更加严重。提出了一种可进行自校准判断的靶型,可以在获得冲击波速度的同时获得唯一冲击波速度,从而改进了双灵敏度方法。通过积分速度曲线的面积,获得运动表面所经历的距离。比较几组相近速度曲线的积分值与已知样品的厚度,可以获得准确的冲击波速度历史曲线图。同时该方法也是一种从实验上验证VISAR系统不确定度的方法,与理论上的评估结果相互吻合,证明了该方法的正确性。这种改进的双灵敏度测速方法和不确定度评估方法,可为未来的VISAR诊断精密化发展提供技术思路。     

小当量水中爆炸气泡的脉动现象

为研究水中爆炸气泡的脉动现象,设计了用于小当量(10 g TNT)水中爆炸研究的爆炸水箱,在爆炸水箱装置中进行了多次0.125、1.000、3.370、8.000 g TNT当量的PETN球形炸药水中爆炸试验。采用高速摄影系统获得了气泡脉动图片;给出试验范围内气泡脉动过程中气泡直径、速度及加速度随时间变化的拟合曲线。对气泡脉动直径和周期数据进行了分析,这些数据基本符合爆炸相似律。     

小当量水中爆炸冲击波实验及数值模拟

在小当量(≤10g TNT)爆炸水箱装置中分别进行了0.125g、1.00g、3.37g、8.00g TNT当量PETN球形炸药水中爆炸实验.采用PCB压电型传感器测量水中爆炸冲击波压力脉冲,将实验数据拟合所得公式与文献的经验方程相比较,两者具有较好符合.另外,在小于20%的相对误差范围内,采用AUTODYN一维模拟计算能够预测和验证实验结果.因此,通过小当量水中爆炸实验获得的经验公式可推广到大当量水中爆炸实验.这样既能克服大当量水中爆炸实验耗费大、危险性高等困难,也能够较精确地预估峰值压力.