传感器姿态对冲击波超压测试的影响

发布时间：2021-10-07 07:35

　　战斗部爆炸产生的冲击波各项参量是评估武器毁伤威力的重要依据,测试数据的准确性对武器毁伤的精准评估会产生直接影响。目前,ICP型传感器常应用于地面冲击波测试,笔式结构传感器常应用于自由场冲击波测试。冲击波波阵面经过时,测试仪姿态、笔式结构自由场传感器都会改变冲击波流场,从而影响冲击波测试结果的准确性。文中针对地面反射式冲击波超压测试与自由场冲击波超压测试过程中传感器姿态的变化对冲击波超压测试会产生的影响问题进行仿真分析,并通过实验进行验证。将实验测到的姿态数据经优化的卡尔曼滤波器进行处理,提高数据的精确度。分别对地面冲击波超压测试与自由场冲击波超压测试过程中传感器姿态特征进行分析,着重研究了传感器姿态的几种典型形式,通过FLUENT流体仿真软件对测试仪及自由场传感器进行建模,施加激波,分别仿真模拟传感器的俯仰角变化、偏航角变化以及振动引起的传感器凸起或凹陷对冲击波流场的影响,观察传感器安装结构周围流场的分布情况,结合影响传感器姿态的各种因素提出抑制措施。通过MATLAB对测试仪结构进行建模,实现测试仪姿态的可视化处理,可以形象地观测测试仪姿态在爆炸过程中的变化。最后通过战斗部现场实验对地... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

冲击波在空气中不同时刻的传播情况

中北大学学位论文9图2-3三维冲击波压力波形Fig.2-3Threedimensionalshockwavepressurewaveform当爆心距地面较近时称为近地爆炸[32]。这时，冲击波就会接触到地面从而发生反射现象，这种反射可以分为三种情况：（1）正反射：最早接触到地面爆心投影点时的冲击波的反射称之为正反射。这时，入射角——入射波法线与反射波法线的夹角（用α0表示）为0。（2）斜反射：反射结果分别取决于入射波的峰值超压与入射角α0的大校通过α0改变的大小将斜反射分为两种情况。假设一极限入射角度为α极，当α0>α极时，会在反射表面形成由入射波和反射波形成新的波——马赫波，这是由于反射波的波速大于入射波的波速，这种情况称为非规则反射；当入射波、反射波和马赫波交汇于一点时，该点称为三波点，位于三波点以下的就是马赫波[38]，在这一区域，冲击波超压峰值是相等的。而当α0<α极时的斜反射情况被称为规则反射。α极的大小与装药量和装药高度有关。如图2-4所示。

中北大学学位论文10图2-4近地爆炸时地面不同反射区示意图Fig.2-4Schematicdiagramofdifferentreflectionzonesonthegroundduringanexplosionintheair通过上图近地爆炸时地面不同反射区示意图可以看出，在近地空间爆炸时，爆心下方的地表处的入射波与反射波都为球面波，而入射波与反射波的夹角会随着爆心到投影点的距离的改变而改变[39]，因此，近地爆炸产生的冲击波在地面上会产生规则反射区与非规则反射区两种不同的反射区（如图2-4），其中规则反射区又分为正反射与斜反射两种反射情况。非规则反射区的反射情况相对复杂，这是由于随着冲击波的推移，入射波与反射波会合成马赫波[40]，这种波的波阵面与地表面相垂直，且波阵面的高度会随着时间的变化逐渐升高，如图2-4中可以看出，形成的三波点的轨迹显示为距离地面由低到高的直线，这条直线到地面的距离由0逐渐升高。在发生上述不同反射情况时，通过不同反射波的强度计算公式可以算出不同情况下的压力。（1）正反射强度计算：212110627PPPPP=++(2-1)其中，0P为空气中的初始压力；1P为入射波超压峰值；2P为发射波超压峰值。（2）斜反射中的规则反射强度计算：当入射波的压力小于0.3MPa时，可按照式(2-1)计算，但是，当入射波压力大于0.3MPa时，要采用多个联合方程才可计算出压力，在进行测试试验时，应尽量避免这种情况发生。


本文编号：3421624