炸药冲击波激励气体辐射的数值模拟

建立了炸药冲击波激励气体辐射的物理模型和数学模型。用MMIC - 2D软件对爆炸过程进行了模拟计算。分析了冲击波作用下气体的流动特性 ,并给出了爆炸全场的密度分布及随时间的变化规律     

基于HITRAN数据库坦克排烟热气红外辐射仿真

为了对坦克排烟热气的红外辐射特征进行分析,以坦克某一典型行驶工况为例,分析了不同高度和距离对穿透率的影响。基于最新版的HITRAN中的数据,针对算例给出的参数,利用高分辨率气体红外辐射计算模型计算得到了红外辐射特性。针对坦克某一工况下的排烟,利用高分辨率气体红外辐射计算方法对红外辐射特征进行了模拟计算,并进行了试验测试,最后对计算结果进行了比较。结果表明:大气的衰减作用主要是气体中的CO_2和H_2O分子的吸收作用造成的,在计算排烟热气的红外辐射特征时,需要考虑大气的衰减作用。相较于Curtis-Godson近似谱带模型法,采用高分辨率气体红外辐射计算模型能够更精确地得到光谱辐射亮度。     

IND核爆炸冲击波效应评估

利用粗糙核装置（IND-Improvised nuclear devices）实施核爆炸是核与辐射恐怖的一种重要形式,计算了IND核爆炸在空间不同距离处的冲击波参数,并基于计算结果,对IND的冲击波杀伤效应进行了分析与评估．     

高超声速风洞热化学非平衡流场辐射谱的数值计算

以轴对称的热化学非平衡N -S方程为控制方程 ,采用双温度 11组元反应气体模型 ,数值求解高超声速热化学非平衡流场。在此基础上 ,采用“线—线”精细辐射模型计算流场的辐射谱特性 ,在 0 15～ 2 μm区间计算了40 0 0 0个光谱分布点处的辐射发射、吸收系数 ,得到了高焓风洞实验条件下的流场辐射光谱分布及该条件下主要辐射组元NO的辐射光谱分布。计算表明 ,振动温度对辐射有重要影响     

坦克热烟气红外辐射特征数值分析

为了研究坦克热烟气红外辐射特征,针对某型坦克柴油机,利用GT-SUITE建立了仿真计算模型,通过后处理模块模拟得到了排烟管排出的主要辐射气体的摩尔分数。建立了一种能够快速计算热烟气流场和温度场分布的数值计算模型,得到了热烟气温度场和压力场分布结果。提出了一种基于Malkmus模型的非均匀气体光谱透过率的计算方法,得到了热烟气的光谱透过率。在此基础上建立了一种基于红外探测方向离散的热烟气红外辐射计算模型,模拟了某高空飞行器热烟气在2～5μm波带的相对红外辐射强度分布,并与试验数据进行了对比,验证了模型的可靠性。最后模拟计算了坦克热烟气在不同红外探测角度下的红外辐射特征,分析了在红外探测方向上造成红外辐射特征衰减的影响因素。     

国外正在研制中的新式核武器

国外目前正在研究的新式核武器有:冲击波弹是一种增强冲击波和光辐射而削弱剩余辐射的战区核武器。它可以用来破坏机场跑道,摧毁建筑物或较小的硬目标和地下指挥所,也可以炸出一条障碍,阻挡对方前进。据国外分析,这种核武器可能是一种小型的聚变弹。     

一种新型近红外脉冲强光辐射源的探索

探索了一种产生近红外脉冲强光辐射的新途径。用冲击大电流使铜丝爆炸产生圆柱式内爆冲击波 ,冲击压缩惰性气体 ,产生等离子体辐射近红外脉冲强光。实验表明 ,用这种方法已经得到了总功率为MW量级 ,脉宽为 1 0 μs量级的近红外脉冲强光辐射     

爆炸冲击波作用下板架结构响应研究综述

板架结构是飞机和水面舰艇主要的组成单元,研究其在爆炸冲击波作用下的变形和破坏对目标结构的防护设计具有重要意义。国内外学者对板架结构在冲击波载荷作用下的变形与破坏进行了大量研究,形成了诸多成果。本文中从理论分析、实验研究和数值模拟3个方面总结了爆炸冲击波载荷作用下板架结构响应领域的研究现状,并对未来研究方向提出一些建议,为相关结构的抗爆设计以及战时毁伤评估提供参考。     

单机动诱饵诱偏反辐射导弹的命中概率分析

提出了在反辐射导弹告警系统提供反辐射导弹来袭信息的前提下，利用单个机动诱饵诱偏弦抗反辐射导弹的方案，通过理论分析和仿真试验确定了从雷达站工作换接到诱饵工作时反辐射导弹与雷达站的距离，分析了诱饵的工作频率、移动速度、移动距离、移动方向等参数。在考虑反辐射导弹航向综合误差的基础上，应用蒙特卡罗法仿真确定了反辐射导弹的命中概率。     

敷设气囊的充水圆柱壳的声辐射特性

为降低充水圆柱壳受内部点声源激励时的水下辐射噪声,在其外壳上敷设气囊,形成气囊圆柱壳。为指导气囊圆柱壳的设计,将充水裸圆柱壳和充水气囊圆柱壳分别简化为单、双层无限长隔板。比较隔板、气体与水的波阻抗,分析气体声速与层厚对双层无限长隔板在平面声波入射时的低频声辐射的影响机理。分析表明,声速小的气体和适当的气层厚度可以降低双层障板的辐射噪声。采用声无限元法计算气囊圆柱壳的水下声辐射,结论与对隔板的机理分析吻合。优化设计出的充水CO2气囊圆柱壳的水下辐射声功率与远场辐射声压明显低于充水裸圆柱壳。     

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。     

一种求解飞行器廓线间断处超音速复杂流场的方法

用有限体积法求解三维完全气体的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,并将通量守恒的分区计算方法和Ｂ－Ｌ湍流模型修正结合在一起,捕捉到了间断处的分离涡、激波、膨胀波等流场信息     

两道同侧扫掠激波作用下形成的三维平板边界层

为探索一种减弱扫掠激波/边界层干扰强度的侧压方式,采用数值计算方法研究两道同侧扫掠激波作用下形成的三维平板边界层。对三维边界层的流动机理进行研究,并与相同气流偏转角的一道扫掠激波作用下形成的三维边界层进行定量比较。研究表明,存在两道同侧扫掠激波时,第一道扫掠激波使侧壁附近边界层变薄,进而使第二道扫掠激波与再附形成的边界层的相互作用减弱,从而总的效果是两道扫掠激波与边界层的相互作用强度比一道扫掠激波的弱;两道扫掠激波的气流总偏转角与一道扫掠激波的相同,相交后汇聚成的激波强度与一道扫掠激波的基本相同,之前被两道扫掠激波"扫"起来的边界层在汇聚激波作用下还呈现锥形流动,分离线和来流的夹角也与一道扫掠激波的基本相同。     

基于水下脉冲放电的冲击波聚焦实验研究

冲击波的聚焦可以在聚焦区域形成局部较高的压力.基于能产生较强冲击波的水中脉冲放电声源和具有会聚作用的旋转椭球面反射罩建立了水下冲击波聚焦系统,开展了水下冲击波聚焦的实验研究,分析了水下冲击波的聚焦过程.对压力历史、轴线上的压力分布及峰值压力进行了分析,研究了旋转椭球面反射罩的聚焦特性.实验发现聚焦区域会产生负压,并导致局部空化.基于冲击动力学理论对这一现象进行了分析.实验结果表明,水下冲击波聚焦系统具有显著的聚焦效果.     

Shock wave mitigation using zig-zag structures and cylindrical obstructions

The present study focuses on the mitigation of shock wave using novel geometric passages in the flow field. The strategy is to produce multiple shock reflections and diffractions in the passage with minimum flow obstruction, which in turn is expected to reduce the shock wave strength at the target location. In the present study the interaction of a plane shock front (generated from a shock tube) with various geometric designs such as, 1) zig-zag geometric passage, 2) staggered cylindrical obstructions and 3) zig-zag passage with cylindrical obstructions have been investigated using computational technique. It is seen from the numerical simulation that, among the various designs, the maximum shock attenuation is produced by the zig-zag passage with cylindrical obstructions which is then followed by zig-zag passage and staggered cylindrical obstructions. A comprehensive investigation on the shock wave reflection and diffraction phenomena happening in the proposed complex passages have also been carried out. In the new zig-zag design, the initial shock wave undergoes shock wave reflection and diffraction process which swaps alternatively as the shock front moves from one turn to the other turn. This cyclic shock reflection and diffraction process helps in diffusing the shock wave energy with practically no obstruction to the flow field. It is found that by combining the shock attenuation ability of zig-zag passage (using shock reflection and diffraction) with the shock attenuation ability of cylindrical blocks (by flow obstruction), a drastic attenuation in shock strength can be achieved with moderate level of flow blocking.     

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.     

Analysis of the stress wave and rarefaction wave produced by hypervelocity impact of sphere onto thin plate

Shock wave is emitted into the plate and sphere when a sphere hypervelocity impacts onto a thin plate. The fragmentation and phase change of the material caused by the propagation and unloading of shock wave could result in the formation of debris cloud eventually. Propagation models are deduced based on one-dimensional shock wave theory and the geometry of sphere, which uses elliptic equations (corresponding to ellipsoid equations in physical space) to describe the propagation of shock wave and the rarefaction wave. The “Effective thickness” is defined as the critical plate thickness that ensures the rarefaction wave overtake the shock wave at the back of the sphere. The “Effective thickness” is directly related to the form of the debris cloud. The relation of the “Effective thickness” and the “Optimum thickness” is also discussed. The impacts of Al spheres onto Al plates are simulated within SPH to verify the propagation models and associated theories. The results show that the wave fronts predicted by the propagation models are closer to the simulation result at higher impact velocity. The curvatures of the wave fronts decrease with the increase of impact velocities. The predicted “Effective thickness” is consistent with the simulation results. The analysis about the shock wave propagation and unloading in this paper can provide a new sight and inspiration for the quantitative study of hypervelocity impact and space debris protection.     

雷电冲击波的模拟

在对雷电的标准波形和它的频谱特性进行分析的基础上,讨论了一种由冲击波发生器和平行板传输线系统组成的雷电冲击波模拟装置,初步实验研究表明,用这种装置能够实现对雷电冲击波的实验室模拟。     

Numerical study on the case effect of a bomb air explosion

When considering the bomb explosion damage effect, the air shock wave and high-speed fragments of the bomb case are two major threats. In experiments, the air shock wave was studied by the bare ex-plosives superseding the real cased bomb; in contrast, the bomb case influence was ignored to reduce risk. The air explosion simulations of the MK84 warhead with and without the case were conducted. The numerical simulation results showed that the bomb case significantly influenced the shock wave generated by the bomb: the spatial distribution of shock wave in the near field changed, and the peak value of shock wave was reduced. Breakage of the case and kinetic energy of the fragmentation consumed 3 and 38% of the explosion energy, respectively. The increasing factors of the peak over-pressure induced by the bare explosive on the ground and in the air were 1.43-3.04 and 1.37-1.57, respectively. Four typical stages of case breakage were defined. The mass distribution of the fragments follows the Mott distribution. The initial velocity distribution of the fragments agreed well with the Gurney equation.