线性超聚能射流形成机理及侵彻性能研究
发布时间：2021-08-27 02:35
岩石爆破中的成型控制是岩石爆破理论和技术研究的前沿和重大课题,具有重要的科学意义和应用价值。传统结构的聚能药包定向断裂爆破技术在各种复杂而极端的岩体结构条件下,表现出射流质量小和速度低的不足。近几年兴起的超聚能装药结构,通过添加辅助药型罩以改变药型罩压合方式,可大幅提高射流速度和有效质量。因此,可将超聚能与现有线性聚能爆破技术结合,提高射流侵彻性能,在改善聚能爆破成型效果的同时,降低装药量,加快施工进度,且结构相对简单,可行性较高。目前国内学者对超聚能装药结构的研究方法较为单一,对超聚能射流形成过程的认识也比较模糊。需要对线性超聚能射流形成机理及其侵彻性能影响因素开展更深入全面的多角度分析,从而完善线性超聚能射流形成理论,为线性超聚能爆破技术的应用提供理论指导和实验数据支撑。本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的手段对线性超聚能射流的形成机理和侵彻性能进行深入研究。主要研究工作和结论如下:（1）对线性超聚能射流的形成过程进行理论分析,将其简化为一次抛射和两次压合过程,建立基于定常条件的超聚能射流速度和质量计算模型。并通过总结定常和准定常射流侵彻理论初步分析射流侵彻性能的影响因素。...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚能效应试验
1绪论31.2国内外研究现状（ResearchStatusatHomeandAbroad）1.2.1聚能效应国内外研究现状聚能效应起始于1883年，Foerester首次对炸药的空穴效应进行研究，随后1888年门罗发现带空穴的柱状炸药（没有药型罩）爆炸后，在空穴方向形成能量密度较高的聚能气流，可提高金属板侵彻深度[13]。WASG开展了带药型罩的聚能效应研究，将金属药型罩紧贴于炸药空穴上，药型罩在爆轰作用下形成能量密度更高的金属射流，可进一步提高对靶板的侵彻效果，如图1-1所示。Hams[14]等通过实验室试验手段验证了不同锥角、不同药型罩、不同炸药条件下的聚能效应。图1-1聚能效应试验Figure1-1Shapedchargeexperiments聚能装药在二战期间得到快速发展。1941年，Schuman和Simon等人[15-17]研究了炸高、锥角和壁厚等因素对多种类型药型罩聚能效应的影响规律。1948年，Birkhoff等[18]首次提出了定常条件下的聚能射流形成机理，奠定了射流形成理论研究的基矗定常理论假定药型罩所受爆轰压力远大于药型罩材料强度，因此可将药型罩简化为一种理想不可压缩的流体。假设楔形罩微元瞬间被加速至理想速度，且压合过程中药型罩的密度、厚度和压合角等参数均保持不变。药型罩定常压合的对称模型如图1-2所示。其中，0和分别为药型罩入射的速度和质量，和分别为射流速度和射流质量，和分别为杵体速度和杵体质量。图1-2射流与对称面碰撞Figure1-2Impingementofjetonthesymmetryplane设药型罩锥角为2，压合速度为0，则射流速度与杵体速度为：
硕士学位论文4()()0cos/2cos/2sinsintan2juv=++(1-1)()()0cos/2cos/2sinsintan2suv=(1-2)射流质量和杵体质量为：()11cos2jm=m(1-3)()11cos2sm=m+(1-4)假设爆轰波阵面的运动方向与药型罩表面垂直，即=，则射流速度和杵体速度变为：()001cos/tansin2jvuv=+=(1-5)()001costansin2svuv==(1-6)图1-3准定常条件下药型罩的压合过程Figure1-3Quasi-steadycollapseofliner定常理想不可压缩射流形成理论可以预测射流和杵体的峰值速度和质量，该模型与实验具有良好的一致性，计算误差一般为10%。但是，定常模型中没有考虑到药型罩材质的因素、药型罩在压合过程中厚度的变化以及压合角的变化导致的速度差，故不能预测射流速度梯度和射流的拉长，且预测的射流速度通常偏大。Paugh、Eichelberger和Rostoker提出了基于准定常理想不可压缩流体力学的射流形成理论，即PER准定常理论[19,20]。PER准定常理论认为：药型罩的压垮瞬间完成，压合速度不断减小，随着压合角的不断增大，药型罩压合速度不断减小，射流速度降低，射流质量增大。图1-3表示了准定常理论的药型罩压合过程。当药型罩微元M开始压垮，并向中轴线方向移动到B点时，M＇获得的速度较小，并运动到P点，实际产生的压
本文编号：3365475
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚能效应试验
1绪论31.2国内外研究现状（ResearchStatusatHomeandAbroad）1.2.1聚能效应国内外研究现状聚能效应起始于1883年，Foerester首次对炸药的空穴效应进行研究，随后1888年门罗发现带空穴的柱状炸药（没有药型罩）爆炸后，在空穴方向形成能量密度较高的聚能气流，可提高金属板侵彻深度[13]。WASG开展了带药型罩的聚能效应研究，将金属药型罩紧贴于炸药空穴上，药型罩在爆轰作用下形成能量密度更高的金属射流，可进一步提高对靶板的侵彻效果，如图1-1所示。Hams[14]等通过实验室试验手段验证了不同锥角、不同药型罩、不同炸药条件下的聚能效应。图1-1聚能效应试验Figure1-1Shapedchargeexperiments聚能装药在二战期间得到快速发展。1941年，Schuman和Simon等人[15-17]研究了炸高、锥角和壁厚等因素对多种类型药型罩聚能效应的影响规律。1948年，Birkhoff等[18]首次提出了定常条件下的聚能射流形成机理，奠定了射流形成理论研究的基矗定常理论假定药型罩所受爆轰压力远大于药型罩材料强度，因此可将药型罩简化为一种理想不可压缩的流体。假设楔形罩微元瞬间被加速至理想速度，且压合过程中药型罩的密度、厚度和压合角等参数均保持不变。药型罩定常压合的对称模型如图1-2所示。其中，0和分别为药型罩入射的速度和质量，和分别为射流速度和射流质量，和分别为杵体速度和杵体质量。图1-2射流与对称面碰撞Figure1-2Impingementofjetonthesymmetryplane设药型罩锥角为2，压合速度为0，则射流速度与杵体速度为：
硕士学位论文4()()0cos/2cos/2sinsintan2juv=++(1-1)()()0cos/2cos/2sinsintan2suv=(1-2)射流质量和杵体质量为：()11cos2jm=m(1-3)()11cos2sm=m+(1-4)假设爆轰波阵面的运动方向与药型罩表面垂直，即=，则射流速度和杵体速度变为：()001cos/tansin2jvuv=+=(1-5)()001costansin2svuv==(1-6)图1-3准定常条件下药型罩的压合过程Figure1-3Quasi-steadycollapseofliner定常理想不可压缩射流形成理论可以预测射流和杵体的峰值速度和质量，该模型与实验具有良好的一致性，计算误差一般为10%。但是，定常模型中没有考虑到药型罩材质的因素、药型罩在压合过程中厚度的变化以及压合角的变化导致的速度差，故不能预测射流速度梯度和射流的拉长，且预测的射流速度通常偏大。Paugh、Eichelberger和Rostoker提出了基于准定常理想不可压缩流体力学的射流形成理论，即PER准定常理论[19,20]。PER准定常理论认为：药型罩的压垮瞬间完成，压合速度不断减小，随着压合角的不断增大，药型罩压合速度不断减小，射流速度降低，射流质量增大。图1-3表示了准定常理论的药型罩压合过程。当药型罩微元M开始压垮，并向中轴线方向移动到B点时，M＇获得的速度较小，并运动到P点，实际产生的压
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