冲击波超压存储测试装置外部绕流研究
发布时间：2020-04-09 20:00
【摘要】：作为评估导弹和战斗部毁伤威力的重要手段之一，冲击波超压测试是指根据试验各个测点的冲击波超压值求出等效装药量。准确的测得超压参数对弹药威力评估及研制有着非常重要的指导意义。目前，笔式和圆盘式自由场超压测试装置外形结构应用广泛。其几何结构会影响冲击波波阵面的流动性，从而影响测量结果的准确性。由于数值模拟仿真和激波管校准技术的快速发展及现场试验条件的限制，对冲击波问题的研究多采用以数值模拟和激波管校准为主试验测试为辅的方法。 本文从理论分析、仿真模拟、激波管实验以及现场试验四个方面对自由场冲击波超压测试装置外形结构对流场的影响进行了研究，重点做了以下的研究工作： （1）对空中爆炸冲击波的形成、反射以及多种情况下的绕流做了详细阐述；对冲击波参数的估算公式进行简单介绍；对计算流体动力学理论和数值仿真方法及使用软件进行介绍；利用流体力学仿真软件Fluent构建激波流场下两种测压装置的正常、凹凸等三维模型并对其进行网格划分。 （2）分别对圆盘和笔式两种测试结构的多种模型进行不同压强下的仿真，并对仿真结果进行对比分析。 （3）对激波管动态校准原理和系统进行介绍，并利用激波管进行与仿真相同条件下的校准实验，重点对笔式和圆盘式测试装置外形结构对冲击波场的影响以及两种结构的传感器敏感面凹凸度与偏斜角度对测试结果的影响两个方面进行了研究，将模拟仿真结果和实验数据进行对比分析。 （4）设计升级了冲击波压力存储测试系统，利用该系统进行了实爆试验，测得不同条件下的冲击波数据，将数据与仿真结果进行对比分析；并提出更优的测试方法，包括：测试装置外形结构的选择，传感器的安装方式，并为以后的测试数据修正提供一定参考。
【图文】：
图 2. 1 高速 摄 影下 的 冲 击波 图 2. 2 典型 冲 击 波 P - t 示意 图 2. 1 . 2 近地 爆 炸冲 击 波 传播 特 性 为了 正确 的 认识 冲 击 波， 需 要深 入了 解 它 的 传播 过 程 ， 图 2 .3 中 绘出 了 包 含 压力 p距爆 心空 间 距离 X 和 时间 t 的三 维度 的 自 由 场冲 击 波超 压传 播 波 形 ，这 里 的 自 由场 冲 击 波是 指在 无 限空 间 中 或 未受 物 体 干 扰的 有 限 空间 中 爆炸 生成 的 冲 击 波， 图中 0 点为 爆 心 p1(t ) 为 第一 次 超压 峰 值 ，爆 距 X1<X 2<X 3<X 4。研 究 发现 ，当 爆 炸 产物 不 再 继 续向 外 运 动 时， 冲 击 波 与其 发 生 分离 ， 波 阵 面以 超 音 速 的速 度 向前 ，而 在 正 压 区末 尾 速 度 慢于 波 阵 面， 从 而 使 得正 压 区 被持 续 的拉 长。 图 中 显 示测 试 位置 离爆 心 距 离 越近 ， 则 测 得的 超 压 值 p 越大 ，压 力 峰值 减 小 的趋 势 也 越快 ， 压 力时 域 脉 宽的 宽 度 也越 窄 [5 1 ] 。
图 2. 1 高速 摄 影下 的 冲 击波 图 2. 2 典型 冲 击 波 P - t 示意 图 2. 1 . 2 近地 爆 炸冲 击 波 传播 特 性 为了 正确 的 认识 冲 击 波， 需 要深 入了 解 它 的 传播 过 程 ， 图 2 .3 中 绘出 了 包 含 压力 p距爆 心空 间 距离 X 和 时间 t 的三 维度 的 自 由 场冲 击 波超 压传 播 波 形 ，这 里 的 自 由场 冲 击 波是 指在 无 限空 间 中 或 未受 物 体 干 扰的 有 限 空间 中 爆炸 生成 的 冲 击 波， 图中 0 点为 爆 心 p1(t ) 为 第一 次 超压 峰 值 ，爆 距 X1<X 2<X 3<X 4。研 究 发现 ，当 爆 炸 产物 不 再 继 续向 外 运 动 时， 冲 击 波 与其 发 生 分离 ， 波 阵 面以 超 音 速 的速 度 向前 ，而 在 正 压 区末 尾 速 度 慢于 波 阵 面， 从 而 使 得正 压 区 被持 续 的拉 长。 图 中 显 示测 试 位置 离爆 心 距 离 越近 ， 则 测 得的 超 压 值 p 越大 ，，压 力 峰值 减 小 的趋 势 也 越快 ， 压 力时 域 脉 宽的 宽 度 也越 窄 [5 1 ] 。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ410.6
【图文】：
图 2. 1 高速 摄 影下 的 冲 击波 图 2. 2 典型 冲 击 波 P - t 示意 图 2. 1 . 2 近地 爆 炸冲 击 波 传播 特 性 为了 正确 的 认识 冲 击 波， 需 要深 入了 解 它 的 传播 过 程 ， 图 2 .3 中 绘出 了 包 含 压力 p距爆 心空 间 距离 X 和 时间 t 的三 维度 的 自 由 场冲 击 波超 压传 播 波 形 ，这 里 的 自 由场 冲 击 波是 指在 无 限空 间 中 或 未受 物 体 干 扰的 有 限 空间 中 爆炸 生成 的 冲 击 波， 图中 0 点为 爆 心 p1(t ) 为 第一 次 超压 峰 值 ，爆 距 X1<X 2<X 3<X 4。研 究 发现 ，当 爆 炸 产物 不 再 继 续向 外 运 动 时， 冲 击 波 与其 发 生 分离 ， 波 阵 面以 超 音 速 的速 度 向前 ，而 在 正 压 区末 尾 速 度 慢于 波 阵 面， 从 而 使 得正 压 区 被持 续 的拉 长。 图 中 显 示测 试 位置 离爆 心 距 离 越近 ， 则 测 得的 超 压 值 p 越大 ，压 力 峰值 减 小 的趋 势 也 越快 ， 压 力时 域 脉 宽的 宽 度 也越 窄 [5 1 ] 。
图 2. 1 高速 摄 影下 的 冲 击波 图 2. 2 典型 冲 击 波 P - t 示意 图 2. 1 . 2 近地 爆 炸冲 击 波 传播 特 性 为了 正确 的 认识 冲 击 波， 需 要深 入了 解 它 的 传播 过 程 ， 图 2 .3 中 绘出 了 包 含 压力 p距爆 心空 间 距离 X 和 时间 t 的三 维度 的 自 由 场冲 击 波超 压传 播 波 形 ，这 里 的 自 由场 冲 击 波是 指在 无 限空 间 中 或 未受 物 体 干 扰的 有 限 空间 中 爆炸 生成 的 冲 击 波， 图中 0 点为 爆 心 p1(t ) 为 第一 次 超压 峰 值 ，爆 距 X1<X 2<X 3<X 4。研 究 发现 ，当 爆 炸 产物 不 再 继 续向 外 运 动 时， 冲 击 波 与其 发 生 分离 ， 波 阵 面以 超 音 速 的速 度 向前 ，而 在 正 压 区末 尾 速 度 慢于 波 阵 面， 从 而 使 得正 压 区 被持 续 的拉 长。 图 中 显 示测 试 位置 离爆 心 距 离 越近 ， 则 测 得的 超 压 值 p 越大 ，，压 力 峰值 减 小 的趋 势 也 越快 ， 压 力时 域 脉 宽的 宽 度 也越 窄 [5 1 ] 。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ410.6
【参考文献】
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10 黄文生,小野寺S
本文编号：2621200
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