坑道截面形状对爆炸冲击波传播规律的影响

为研究坑道截面形状对爆炸冲击波传播规律的影响,设计了 4种截面积相等但形状不同的坑道结构,利用有限元仿真软件对5 kg TNT球形裸装药在坑道内爆炸产生的冲击波传播过程进行了数值模拟,得到了圆形坑道内冲击波的传播规律以及不同截面形状对冲击波参数的影响规律.圆形坑道内冲击波超压峰值和比冲量的初始值最大,衰减最快;随着传播...     

内爆炸坑道中冲击波冲量试验

为获得内爆炸情况下坑道中冲击波冲量的传播规律,进行了坑口内装药比例模型坑道爆炸试验.模型坑道为等截面钢筋混凝土直墙圆拱结构,截面积为0.67 m2;TNT炸药的装药量范围为400～800 g.用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形,分析了实测的冲击波波形和冲击波冲量的传播规律,由实测数据拟合出了冲击波冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验公式.算例分析表明,提出的冲击渡冲量工程经验公式具有一定的应用价值.     

浅水爆炸特性数值模拟研究

为对浅水爆炸的荷载特性进行研究,首先采用LS-DYNA建立的浅水爆炸三维数值模拟模型对浅水爆炸的冲击波传播与气泡脉动进行了模拟,通过与经验计算公式对比验证了模型的可信性;然后,对浅水爆炸的荷载特点和分布规律进行了分析,并初步探究了水面及水底的影响规律,得到如下结论:LS-DYNA可实现浅水爆炸的有效模拟,模拟结果符合理论形态,且计算得到的荷载峰压和比冲量等特性参数与经验公式吻合良好。浅水爆炸荷载峰压在冲击波传播阶段出现,气泡脉动阶段荷载的比冲量则明显高于冲击波传播阶段,在浅水爆炸毁伤效应研究中,以上两个阶段均需考虑。炸药起爆深度附近及其以下水域为浅水爆炸荷载的主要作用区域。水面反射稀疏波和水底反射冲击波的峰压和衰减时间与冲击波相近;随着爆深增加,反射波对水面及水底附近位置影响增大,对水域中间位置的影响先减小后增大。     

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。     

坑道内爆炸冲击波的三维数值模拟与试验验证

采用多物质ALE算法,利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了坑道内爆炸冲击波的三维数值计算模型。通过与试验实测数据对比,分析了网格尺寸、人工黏性系数、坑道长度等对数值计算结果的影响规律。结果表明:网格尺寸和人工黏性系数对计算结果的影响较大;坑道出口产生的稀疏波会使数值计算结果失真,数值计算时坑道长度宜为所研究测点到爆炸源距离的1.5倍。冲击波超压峰值和冲量计算值与试验实测值的最大误差分别为8.9%和3.1%。     

T型分支坑道对油气爆炸传播特性的影响

为研究T型分支坑道对油气爆炸传播特性的影响,通过对比实验,测定了相同初始条件下T型分支坑道和直坑道中油气混合物爆炸的火焰传播速度和爆炸波超压值。利用高速摄影仪,记录了火焰传播至T型分支坑道时的火焰阵面变化情况,并对T型分支坑道中油气混合物爆炸的传播情况进行了理论分析。结果表明：T型分支坑道对油气混合物爆炸的影响可以视为面积突扩和障碍物扰动双重作用的影响;火焰经过支坑道时,火焰阵面发生扭曲并产生皱褶,表面积增大导致火焰传播速度增大;T型分支坑道处,大量反射波和绕射波进入波后反应区,加强了气流湍流强度,并推动已燃气体回传,迅速提高了燃烧反应速度和能量释放率,起到了增大火焰传播速度和爆炸波超压值的作用。     

柱状炸药自由空气爆炸的网格划分方法研究

网格划分方法对自由空气爆炸冲击波传播过程的数值模拟精度有较大影响,且不同当量下网格划分方法亦有较大区别.通过使用LS-DYNA软件对柱状炸药的爆炸冲击波传播过程进行数值模拟,以Henrych经验公式为验证依据,分析了网格划分方法在不同比例距离处对超压峰值的误差影响;以"网格尺寸与炸药半径之比"作为网格尺寸划分依据,以比...     

油料洞库支坑道对爆炸传播影响的数值模拟研究

油料洞库是典型的狭长受限空间,湍流强度是这种复杂受限空间中爆炸燃烧波发展的主要影响因素之一,爆炸波在主坑道的传播过程中,经分支坑道扰动后会发生跃升。针对这种复杂的跃变过程建立了基于多控机理的油气爆炸燃烧模型,对该过程中涉及的湍流强度经旁接分支通道扰动后的变化以及爆炸压力波的发展进行了数值模拟研究,并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合理论分析。得到了一些与洞库安全相关的重要结论,对洞库受限空间爆炸发展的进一步研究以及爆炸灾害的防治具有重要的参考价值。     

模拟油罐油气混合物爆炸实验与数值仿真研究

对模拟油罐内油气混合物爆炸冲击波特性进行了研究.在直径为1 m的模拟油罐中进行了油气混合物爆炸模拟实验,建立了模拟油罐油气混合物爆炸的数值仿真模型,并借助大型商业软件Fluent6.2完成了数值仿真研究.数值仿真结果与实验值较为吻合.模拟实验和数值仿真研究的结果表明:油气体积分数、罐内初始温度等决定模拟油罐油气混合物爆炸压力的大小.油罐内爆炸压力波的振荡特性对金属油罐结构来说是有害的.     

液体推进剂爆炸冲击波数值计算及实验误差分析

液体推进剂爆炸危害后果的精确计算需要对爆炸当量进行精确估算,实验测量存在高成本、高风险的缺点,而数值计算成本低、时间快、可重复性强,因而成为爆炸冲击波危害性研究的一种重要手段。基于爆炸相似律,利用LS-DYNA有限元软件对开放空间N_2O_4/UDMH爆炸模型进行了数值计算,研究了液体推进剂爆炸冲击波在无限空气域的传播规律。通过仿真值和实验值的对比分析,将引起实验误差的主要原因总结为测量点布置高度、测量装置加固情况和推进剂混合不均匀,并给出了相应的建议。     

一种新型防护结构对爆炸冲击波衰减特性的研究

运用大型有限元软件LS—DYNA,在相同爆炸冲击波作用下,对洞库口部普通钢板防护门和有泡沫铝夹层的钢板防护门两种防护结构的隔爆性能进行了数值模拟和对比分析,结果表明:有泡沫铝夹层的钢板防护门对爆炸冲击波有着良好的衰减特性。同时表明该新型防护结构对洞库口部抗爆炸冲击波设计有着很高的参考价值。     

Numerical simulation of the blast wave of a multilayer composite charge

The numerical simulation of a blast wave of a multilayer composite charge is investigated. A calculation model of the near-field explosion and far-field propagation of the shock wave of a composite charge is established using the AUTODYN finite element program. Results of the near-field and far-field calculations of the shock wave respectively converge at cell sizes of 0.25–0.5 cm and 1–3 cm. The Euler––flux-corrected transport solver is found to be suitable for the far-field calculation after mapping. A numerical simulation is conducted to study the formation, propagation, and interaction of the shock wave of the composite charge for different initiation modes. It is found that the initiation mode obviously affects the shock-wave waveform and pressure distribution of the composite charge. Additionally, it is found that the area of the overpressure distribution is greatest for internal and external simultaneous initiation, and the peak pressure of the shock wave exponentially decays, fitting the calculation formula of the peak overpressure attenuation under different initiation modes, which is obtained and verified by experiment. The difference between numerical and experimental results is less than 10%, and the peak overpressure of both internal and external initiation is 56.12% higher than that of central single-point initiation.     

Blast resistance evaluation of urban utility tunnel reinforced with BFRP bars

To improve corrosion-resistance of shallow-buried concrete urban utility tunnels(UUTs),basalt fiber reinforced polymer(BFRP)bars are applied to reinforce UUTs.As the UUT must have excellent survival capability under accidental explosions,a shallow-buried BFRP bars reinforced UUT(BBRU)was designed and constructed.Repetitive blast experiments were carried out on this BBRU.Dynamic responses,damage evolutions and failure styles of the BBRU under repetitive explosions were revealed.The tunnel roof is the most vulnerable component and longitudinal cracks develop along the tunnel.When the scaled distance is larger than 1.10 m/kg1/3,no cracks are observed in the experiments.When the BBRU is severely damaged,there are five cracks forming and developing along the roof.The roof is simplified as a clamped-supported one-way slab,proved by the observation that the maximum strain of the transverse bar is much larger than that of the longitudinal bar.Dynamic responses of the roof slab are predicted by dynamic Euler beam theory,which can consistently predict the roof displacement under large-scaled-distance explosion.Compared with the UUT reinforced with steel bars,the BBRU has advantages in blast resistance with smaller deflections and more evenly-distributed cracks when the scaled distance is smaller than 1.260 m/kg1/3 and the steel bars enter plastic state.Longer elastic defamation of the BFRP bars endows the UUT more excellent blast resistance under small-scaled-distance explosions.     

移动式排烟在公路隧道火灾救援中的应用探讨

近年来我国公路隧道的建设迅速发展,然而公路隧道由于空间相对封闭,发生火灾情况下的烟气排除成为了难点。结合公路隧道通风排烟方式,探讨临界风速在隧道火灾排烟时的应用,并分析了公路隧道纵向空气流对火灾烟气流动的影响,指出不同流速的空气流对火灾烟气的影响效果不同,同时阐述了隧道内移动风机的气流环流现象。最后提出了基于不同火灾位置的排烟方案,为消防部队隧道火灾的排烟战术提供参考。     

Relative performance of novel blast wave mitigation system to conventional system based on mitigation percent criteria

Recent researches focused on developing robust blast load mitigation systems due to the threats of terrorist attacks. One of the main embraced strategies is the structural systems that use mitigation techniques. They are developed from a combination of structural elements and described herein as conventional systems. Among the promising techniques is that redirect the waves propagation through hollow tubes. The blast wave propagation through tubes provides an efficient system since it combines many blast wave phenomena, such as reflection, diffraction, and interaction. In this research, a novel blast load mitigation system, employed as a protection fence, is developed using a technique similar to the technique of the bent tube in manipulating the shock-wave. The relative performance of the novel system to the conventional system is evaluated based on mitigation percent criteria. Performances of both systems are calculated through numerical simulation. The proposed novel system proved to satisfy high performance in mitigating the generated blast waves from charges weight up to 500 kg TNT at relatively small standoff distances (5 m and 8 m). It mitigates at least 94％ of the blast waves, which means that only 6％ of that blast impulse is considered as the applied load on the targeted structure.     

隧道火灾快速补救方法研究

通过对多个隧道火灾事故案例及火灾特点的分析,结合我国目前铁路和公路隧道情况,提出了一种利用涡喷消防装备快速扑灭隧道火灾的方法,实践证明该方法扑灭隧道火灾快速有效。     

公路隧道火灾探测器选型试验研究

为了更好地指导公路隧道的设计单位、建设单位科学合理地选用火灾探测器,组织开展了隧道实体点火试验,结合实际设计了明火、污染、移动火盆和烟火4组试验,对3种火灾探测器的报警时间和报警准确性进行了试验研究,并对试验结果进行了分析,认为火焰探测器适于在山西省公路特长隧道和长隧道中使用。     

某岩溶区既有公路隧道突水机理分析

岩溶区既有隧道突水是近年来岩溶区隧道运营过程中出现的新问题.以某跨越地下暗河的既有公路隧道为研究对象,推导岩溶突水处的水压力,并建立颗粒流模型,模拟岩溶突水的形成过程.结果表明,随着岩溶水压力逐渐增大,突水通道形成,说明岩溶水压力是导致岩溶区既有公路隧道突水的重要因素.     

平流层飞艇气动特性相似缩比分析与风洞试验

阐述了平流层飞艇气动特性天地相似缩比分析设计方法,给出了刚体模型与柔性体模型完成风洞试验需满足的相似准则数,并指导完成两类缩比模型研制及风洞试验。通过对两类缩比模型风洞试验数据的分析,发现平流层飞艇不同充气内压下气动特性规律基本一致,但较刚体模型有明显的差异;柔性特征下的气动阻力系数明显高于刚体,在零攻角状态下甚至高出一倍,引发滚转气动力矩特性出现稳定与发散的本质变化。这对平流层飞艇特别是低压保形下的柔性气动特性评估,克服现有采用刚体气动特性数据或工程估算方法进行“动阻平衡”飞艇总体设计存在较大偏差的弊端,具有重要工程应用价值。