水下近距爆炸作用下弹性钢板处的空化特性研究

弹性钢板在水下近距爆炸作用下,冲击波会使其附近流体形成局部空化,脉动气泡会使流体形成锥形空化。利用平面冲击波理论对局部空化的形成特性进行了研究,理论分析了结构目标尺度的变化对空化区域形成的影响,并通过具体试验对局部空化理论进行了验证,两者符合较好;通过试验和数值仿真方法研究了气泡脉动引起的锥形空化的形成特点,初步分析了锥形空化的形成原因。结果表明,锥形空化对结构具有较大的冲击作用。     

长坑道中防护门上的化爆冲击波压力研究

为了对坑道中的防护门抗化爆冲击波进行有效的设计,先需确切知道作用在防护门上的反射压力。首先基于Hopkinson比例定律,用LS-DYNA动力有限元软件模拟了常规炸药在坑道入口外爆炸情况下,长坑道中自由场冲击波峰值压力的衰减规律,并由此确定作用在防护门上的反射压力。计算结果与其他经验方法的预测结果进行了比较。可供防护门的设计及动力响应研究参考。     

水下爆炸中自由场压力和船体壁压的测量与分析

对水下爆炸中自由场压力的水面截断效应及冲击裁荷与船体相互作用的船体壁压进行了分析,得出了自由场压力的水面截断效应及早期的船体壁压计算近似公式.测量结果表明,球形装药中心起爆后形成的冲击波一般不是一条光滑曲线,而是会有多个振荡峰;当自由场压力测点离水面较近时,测量的自由场压力会出现明显的水面截断现象;船板在水中爆炸冲击渡的作用下产生的运动和变形对水中压力场有很大影响,舰体壁压反射系数与冲击波的入射角度有关.     

近壁面水下爆炸冲击波载荷参数研究

水下爆炸过程中结构会受到冲击波载荷的作用同,同时结构也会对冲击波栽荷产生反作用.为了解结构对冲击波参数的影响规律,从牛顿第二定律出发,推导了冲击波压力、正压作用时间和比冲量与板厚之间的关系.为验证计算方法的正确性,设计了验证性试验,试验证实计算结果与试验结果吻合较好.计算表明:冲击波载荷参数主要受到板厚的影响,板厚越厚...     

导弹弹体空中结构解体毁伤研究

针对弹体结构解体破坏是导弹K级毁伤主要毁伤模式之一,进行了爆炸冲击波载荷作用下自由状态导弹弹体结构毁伤理论预测与实验验证.基于简化的弹体质量阶梯分布梁结构和能量分析,进行了导弹弹体结构解体毁伤临界冲量理论预测,通过爆炸冲击载荷作用下局部及舱段式弹体模拟结构毁伤实验,对理论模型进行了分析验证.研究结果对于导弹目标易损性分析与毁伤评估具有一定参考价值.     

冲击波和气泡载荷联合作用下加筋板塑性变形

水下爆炸冲击波和气泡载荷对舰船结构都有不同程度的毁伤作用,计算舰船结构在水下爆炸载荷作用下的塑性变形时,需要同时考虑两种载荷的影响.通过对加筋板结构刚塑性分析,运用Lagrangian方程,得到一种计算冲击波和气泡脉动压力波联合作用下加筋板塑性变形的方法.该方法计算结果与试验值和文献值吻合较好.对该计算方法的适用范围进...     

旋转永磁式机械天线的研究与实现

为实现低频电磁发信系统的小型化和低功耗,对基于旋转永磁体的机械天线,即利用永磁体机械旋转直接激励电磁波的新型低频电磁发信技术进行了理论研究与工程实践。提出基于钕铁硼永磁体和永磁同步电机的旋转永磁式机械天线技术方案及其信息加载方法,构建基于电-机械-电磁能量转换的系统模型,对其辐射效率和辐射功率进行初步分析,研究旋转永磁体在不同无限均匀介质中产生时变磁场的分布与衰减特性,研制了原理样机,并对其近区磁场和2FSK信号的加载特性进行了实验测试,验证了该方案的可行性和有效性。     

UHMWPE复合材料抗爆实验研究

运用定制的聚偏四氟乙烯(PVDF)压电传感器,直接测量爆炸载荷下UHMWPE层叠无纬布和PU基体的UHMWPE复合材料内部冲击波压力峰值,对其冲击波衰减特性进行了实验研究。实验结果表明:UHMWPE复合材料对爆炸冲击波有很好的衰减作用,含有PU基体的UHMWPE复合材料比UHMWPE层叠无纬布对爆炸冲击波有更好的衰减效果。UHMWPE复合材料具有轻质、吸收冲击波效率高等特性,在爆炸冲击波防护领域有很好的应用前景。     

舰船局部结构在水下爆炸气泡载荷作用下的塑性变形分析

在水下爆炸载荷作用下的舰船局部结构塑性变形计算中,往往只考虑冲击波载荷的影响而忽略气泡载荷的影响。为研究气泡载荷在舰船局部结构塑性变形中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus,对舰船局部结构典型形式加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值仿真。其中,载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型。分析仿真结果发现,模型中点变形挠度明显分为两个阶段,很容易区分冲击波载荷引起的变形和气泡载荷引起的变形。将最终变形挠度仿真计算结果与试验结果进行对比,两者吻合较好。计算结果表明:由气泡载荷引起的加筋板塑性变形挠度超过总变形挠度的30%,所以在计算中气泡载荷的影响不容忽视。     

虚拟仪器水压仿真器液压站测试系统方案设计

水压仿真器是水下武器半实物仿真系统中模拟水下航行器航行深度变化的设备,其中液压泵站作为液压能源机构提供一定压力、流量的油液。为了对液压泵站系统运行进行动态监测,设计了一种基于虚拟仪器的水压仿真器液压泵站的测试系统方案,应用新型模型化仪器测量标准PXI总线系统,可充分利用计算机软硬件资源,完成液压系统压力和流量的智能化跟踪检测和信号分析,具有强大的人机交互和数据处理功能。     

战斗部近炸下防护液舱破坏机理分析

为研究大型舰船水下舷侧防护液舱的破坏机理，根据液舱的承载特性，设计制作缩尺战斗部模型和敞口、密闭两种液舱结构模型，开展两种姿态战斗部近炸下高速破片和冲击波对防护液舱的联合毁伤试验。根据试验后液舱模型的破损情况分析液舱前、后板在典型载荷下的破坏机理，总结分析液舱结构整体的破坏模式和破坏机理。结果表明：高速破片是防护液舱结构的主要防御对象，破片开坑和空化阶段是液舱结构变形破坏的主要阶段，破片群侵彻液舱形成的激波载荷和空化效应引起的挤压载荷是使结构产生变形破坏的主要冲击载荷。     

Experimental study on explosion dispersion process of a multi-layer composite charge under different initiation modes

The influence of initiation modes on the explosive dispersion process of the multi-layer composite charge (MCC) was studied. Overpressure sensors and high-speed photography system were used to investigate the energy release process of an MCC with a specific structure. The shock wave pressure and explosive dispersion characteristics of the MCC under different initiation modes were compared. The forming and expanding process of the shock wave of the composite charge under different initiation modes was determined. The separation position of the shock wave and fireball interface was determined. The calculation formulas of the shock radius and overpressure of the composite charge are presented. The radius of the shock wave of the composite charge was significantly affected by the initiation mode. Moreover, the development process of the composite explosive fireball under different initiation modes was analyzed, the variation rules of the composite charge dispersion radius and fireball dispersion velocity with time were obtained under the different initiation modes, the explosion energy release rate of composite charge under simultaneous initiation modes was the highest, and the peak overpressure under the simultaneous initiation mode was 1.61 times that of central single-point initiation.     

基于压力间断解析解对AUSM -up格式的修正*

AUSM -up格式是AUSM类系列格式中最完善的,通过在对流通量中引入压力耗散,同时在压力通量中引入速度耗散,使之在各种马赫数下均有良好的收敛性和稳定性。然而,通过对格式的分析,我们发现当马赫数为零时,在压力间断位置会出现质量通量无穷大的非物理现象。为了克服这一缺陷,采用特征线法获得了压力间断问题的解析解;以此为基础,对对流通量中的压力耗散项进行修正,发展出新的AUSM -up格式。以新的格式对不同速度驱动下的冲击波发展、不同强度压力间断问题和激波衍射问题进行了仿真,计算结果与理论解吻合得较好。     

应用压力间断解析解修正AUSM+-up格式

AUSM+-up格式是近年来发展的AUSM类格式,通过在对流通量中引入压力耗散,同时在压力通量中引入速度耗散,使之在各种马赫数下均有良好的收敛性和稳定性。然而,通过对格式的分析,我们发现当马赫数为零时,在压力间断位置会出现质量通量无穷大的非物理现象。为了克服这一缺陷,采用特征线法获得了压力间断问题的解析解;以此为基础,对对流通量中的压力耗散项进行修正,发展出新的AUSM+-up格式。以新的格式对不同速度驱动下的冲击波发展、不同强度压力间断问题和激波衍射问题进行了仿真,计算结果与理论解吻合得较好。     

Modeling of the whole process of shock wave overpressure of free-field air explosion

The waveform of the explosion shock wave under free-field air explosion is an extremely complex problem. It is generally considered that the waveform consists of overpressure peak, positive pressure zone and negative pressure zone. Most of current practice usually considers only the positive pressure. Many empirical relations are available to predict overpressure peak, the positive pressure action time and pressure decay law. However, there are few models that can predict the whole waveform. The whole process of explosion shock wave overpressure, which was expressed as the product of the three factor functions of peak, attenuation and oscillation, was proposed in the present work. According to the principle of explosion similarity, the scaled parameters were introduced and the empirical formula was absorbed to form a mathematical model of shock wave overpressure. Parametric numerical simulations of free-field air explosions were conducted. By experimental verification of the AUTODYN numerical method and comparing the analytical and simulated curves, the model is proved to be accurate to calculate the shock wave overpressure under free-field air explosion. In addition, through the model the shock wave overpressure at different time and distance can be displayed in three dimensions. The model makes the time needed for theoretical calculation much less than that for numerical simulation.     

瓦斯爆炸波自激励效应的实验研究

基于爆炸波的发展机理在气体爆炸防护技术研究中的重要性,通过实验对密闭通道中瓦斯爆炸波的传播特征及规律进行了研究。结果表明,瓦斯爆炸传播过程中,压力波对火焰波既有促进作用又有抑制作用,不同阶段的主导作用不同;而火焰波对压力波也会产生影响,不但会加强压力波的超压和振幅,而且会使压力波上升段压缩、下降段拉伸,最终可能发展为爆震波,对巷道内的建筑、设备造成极大的破坏。     

Reaction degree of composition B explosive with multi-layered compound structure protection subjected to detonation loading

The explosive reaction degree and protection from explosions are concerns in the military field.In this work,the reaction degree of the composition B explosive was investigated experimentally.Multi-layered compound structures were used as barriers to weaken the blast loads.A comprehensive experiment using a high-speed camera and image processing techniques,side witness plates,and bottom witness plates was presented.Using the experimental fragment velocities,fragment piercing patterns,and damage characteristics,the reaction degree of the explosive impeded by different multi-layered com-pound structures could be precisely differentiated.Reaction parameters of the explosive obstructed by compound structures were obtained by theoretical analysis and numerical simulations.Unlike the common method in which the explosive reaction degree is only distinguished based on the initial pressure amplitude transmitted into the explosive,a following shock wave reflected from the side steel casing was also considered.Different detonation growth paths in the explosive formed.Therefore,all these shock wave propagation characteristics must be considered to analyze the explosive response impeded by compound structures.     

制导航空子母炸弹高速抛撒分离数值仿真

制导航空子母炸弹在跨音速抛撒子弹药过程中，子弹药与母弹的分离伴随着复杂的流场和激波干扰，该过程中不仅存在着激波与激波的相互碰撞、部分激波的多次反射，而且由于受到多体运动的相互作用，其气流方向也发生变化，形成了变化复杂的压力、速度分布区域。采用数值模拟的方法对制导航空子母炸弹子弹药高速抛撒分离过程进行了数值仿真分析，应用嵌套网格技术，耦合多体动力学方程以及 N－S 方程求解子母炸弹高速分离过程，为工程设计、研究提供理论指导与计算依据。     

含激波流场的光线追迹方法

高速流场中的激波会产生明显的气动光学效应,导致光线发生偏移、聚焦等。从理论上考察了在不同入射角条件下,光线经过激波后发生角偏移量与激波强度的关系;针对通过计算流体力学得到的激波流场,提出了追迹步长根据当地折射率梯度和网格几何尺寸自适应调节的光线追迹的思想和方法,以提高追迹的精度;对所建立光线追迹方法的精度进行了考察。结果表明,所建立的光线追迹方法适用于激波流场的光线追迹,具有较高的精度。