壳体约束对液体爆炸抛撒流场特性的影响

发布时间：2019-09-02 11:12

【摘要】：进行了不同壳体约束条件下的液体爆炸抛撒实验,讨论了壳体对起爆后早期抛撒流场特征的影响,分析了爆炸分散过程中液体的状态变化和破碎分散机理,并通过数值模拟进行了对比分析。结果表明,在爆炸反射稀疏波的作用下液体发生空化现象,壳体强度越高,空化发生的延迟越大,发生位置越靠近爆心,同时,爆炸产物气体与液体在其界面附近越早发生掺混。
【图文】：

分散装置

实验在密闭空间内进行，采用两台高速摄像仪ＭｏｔｉｏｎＸｔｒａＨＧ－１００Ｋ和ＰｈａｎｔｏｍＶ９．１，通过不同角度观察窗口同时记录分散过程，拍摄频率分别为１０４和２×１０４ｓ－１，同步触发装置为电磁继电器。ＦＡＥ武器的比药量一般在０．０１左右，且有一定强度的壳体约束，因此实验中采用的比药量在０．０１左右。壳体材料分别为强度依次提高的３种：１ｍｍ厚有机玻璃材料、３ｍｍ厚ＰＶＣ材料和３ｍｍ厚不锈钢，如图２（ａ）～（ｃ）所示。另外，将文献［８－９］中０．２ｍｍ超薄胶片约束的分散结果用于比较分析，装置如图２（ｄ）所示。分散介质为纯净水，炸药采用钝化黑索今炸药柱（直径９ｍｍ，密度约１６００ｋｇ／ｍ３），装填在１ｍｍ厚度塑料爆管内，，置于圆柱容器中心轴上。爆炸分散容器固定在支架上，安装方式如图２（ｄ）所示，装置下方留空，以避免爆炸冲击波在支座上的反射过快形成对液体抛撒流场的干扰。图２不同壳体材料的爆炸分散装置Ｆｉｇ．２Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓｍａｄｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈｅｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓ２实验结果和分析２．１实验现象２．１．１实验１：１ｍｍ厚有机玻璃圆柱壳体图３实验１液体飞散情况Ｆｉｇ．３Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｌｉｑｕｉｄｄｉｓｐｅｒｓａｌｆｌｏｗｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ１８０４爆炸与冲击第３６卷

液体,情况

实验在密闭空间内进行，采用两台高速摄像仪ＭｏｔｉｏｎＸｔｒａＨＧ－１００Ｋ和ＰｈａｎｔｏｍＶ９．１，通过不同角度观察窗口同时记录分散过程，拍摄频率分别为１０４和２×１０４ｓ－１，同步触发装置为电磁继电器。ＦＡＥ武器的比药量一般在０．０１左右，且有一定强度的壳体约束，因此实验中采用的比药量在０．０１左右。壳体材料分别为强度依次提高的３种：１ｍｍ厚有机玻璃材料、３ｍｍ厚ＰＶＣ材料和３ｍｍ厚不锈钢，如图２（ａ）～（ｃ）所示。另外，将文献［８－９］中０．２ｍｍ超薄胶片约束的分散结果用于比较分析，装置如图２（ｄ）所示。分散介质为纯净水，炸药采用钝化黑索今炸药柱（直径９ｍｍ，密度约１６００ｋｇ／ｍ３），装填在１ｍｍ厚度塑料爆管内，置于圆柱容器中心轴上。爆炸分散容器固定在支架上，安装方式如图２（ｄ）所示，装置下方留空，以避免爆炸冲击波在支座上的反射过快形成对液体抛撒流场的干扰。图２不同壳体材料的爆炸分散装置Ｆｉｇ．２Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓｍａｄｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈｅｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓ２实验结果和分析２．１实验现象２．１．１实验１：１ｍｍ厚有机玻璃圆柱壳体图３实验１液体飞散情况Ｆｉｇ．３Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｌｉｑｕｉｄｄｉｓｐｅｒｓａｌｆｌｏｗｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ１８０４爆炸与冲击第３６卷
【作者单位】：防化研究院国民核生化灾害防护国家重点实验室;清华大学航天航空学院;
【基金】：国家自然科学基金面上项目(10572149);国家自然科学基金NSAF重点项目(10676120)
【分类号】：O35

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