炸药爆轰驱动水的初期过程

液体爆 炸抛 撒主 要包 括以下几 个过程 ］首先 是 早期 的驱 动 阶段 ， 爆炸 产 物 冲击 波在 液 体介 质 ： 从
中的传播 及其对 液体介 质 的作用 ， 到流体 团块 的 冲出 ； 其次 是 近场流体 团块 或 由流体 团块形成 连贯 的流
体 环的失 稳和破 碎 、 个流 体界 面形 成 湍流混 合 ， 流体 团块 破 碎成 液滴 颗 粒 ； 整 到 然后 是 远 场液 滴 颗粒 与 气流 的混合 过程 ， 在此过 程 中液滴 颗粒之 间发生 碰撞 、 次破 碎 、 合 、 并 、 化 或蒸 发 等 ， 二 聚 凝 汽 以及 颗粒 、
兰
图 １ 实 验 测 试 系 统示 意 图
第 １期
龙 新 平 等 ： 药 爆 轰 驱 动 水 的 初 期 过 程 炸
一 ｆ＝ 砒 一一 一一 ｆ
１ ０ｍｍ×３ ０ｍｍ， 药 及 氩 气 弹 均 由延 时 同 步起 炸 爆 装置 控制 起爆 时 问 。采用 阴影 照相 技术 记 录炸 药 爆轰 产物 驱 动水 介质 界 面 的运 动 轨迹 。转 镜式 高速 分 幅相机 的摄 影 频率 为 ０ ５／ ～ 。 ． ｘ ｓ
第３ ０卷
第 １期
爆
炸
与
冲
击
Ｖｏ． Ｏ， Ｎｏ １ １３ ．
２１ ０ ０年 １月 文 章 编 号 ｉ１ ０ — ４ ５ ２ １ ） １０ １ — ５ ０ １ １ ５ （ ０ ０ ０ — ０ ２０
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击 波迹 线 、 药爆 轰产 物 与水 界 面随 时 间 膨 胀 的位 置 、 度 。数 值 计 算 结 果 与 实 验 结 果 具 有 较好 的一 致 性 ， 炸 速 所 得 参 数 可 为 进 一 步 设 计 改 进 实 验 提 供参 考 。理 论 分 析 表 明 ， 在 爆 轰 产 物 作 用 下 的 最 高 瞬 间 温 度 约 ３ ２Ｋ， 水 ４
本文中， 借助 于高速 分 幅相机 Ｆ Ｚ２ ０ 利用 阴影 照相 技术 研究 炸 药爆 轰 产物 驱 动液 体—— 水 的初 Ｊ一５ ，
期过程 ， 并利用 Ｌ － ＹＮＡ程序 对实 验进 行数值模 拟 。 ＳＤ
２ 实验 介绍 及 结 果 分 析
实验 测试 系统如 图 １ 示 ， 中水 置于 边长 为 ３ ０ ｍｍ 的正方 体 玻 璃容 器 内， Ｂ － １炸药 尺 寸为 所 其 ０ Ｐ Ｘ０
＊
收 稿 日期 ： ０ ８０ — ４ ２ ０ — ９２ ；修 回 日期 ： ０ ９０ — ３ ２ ０ ３０ 基 金项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 ＮＳ ＡＦ联 合 基 金 项 目 （ ０ ７ １ ０ １６ ６ ２ ） 作者 简 介 ： 新 平 （ ９ １ 龙 １ ６ ）男 ， ， 研究 员 。
的Ⅲ 。在 军事应 用 中 ， 云爆 武器是 典 型的应 用范例 ， 原理 是 在 战斗 部 里装 填 燃料 ， 用 时通 过爆 炸 抛撒 作
将燃料 分散 在空气 中形成 可爆 炸性 的燃料一 空气 气溶 胶云 团 ， 在一 定条 件下 引爆 ， 气溶 胶 云 团发生 爆炸 ， 产生 高温高压 ， 而对爆炸 覆盖 区域及 以外 一定距 离 的物体造 成不 同程度 的破 坏［ ］ 从 ２ 。这需要对 炸 药爆 轰 驱动液 体力 学过程 的深 入 了解 。
颗粒群 与湍 流气 流 的相互 作用 现象 ， 最终形 成气 溶胶 云 团 。针 对 液体 爆 炸抛 撒 过程 已进行 了大量 的工
程及基 础研究 工作 ， 但对 炸药爆轰 产 物驱动 液体 的初 期过 程少 有 文献 报 道 。通过 对 爆轰 产 物 驱动 液体 内界面 的初期 过程进 行实 验和数 值模 拟研究 ， 能够 获得 液体 内界面膨 胀 过程 的物理特 性 和变化规 律 、 液 体 中冲击 波 的传 播规 律 ， 为爆炸抛 撒液体 外界 面 的运动规 律和 失稳过 程 、 体初 级破碎 形成 液滴 的研 究 液 提供 指导 ， 并为 后期液 体抛 撒过程 的数值 模 型和模 拟特性参 数 的选择 奠定基 础 。 因此 ， 对爆轰 产物 驱动 液体 内界 面的初期 过程 进行 实验 和数值模 拟研究 显得 非常 重要 。
摘 要 ： 用 高速 转 镜 分 幅 相 机 ， 用 阴影 照 相 技 术 研 究 了 Ｐ Ｘ ０ 采 利 Ｂ －１炸 药 爆 轰 产 物在 水 中 的初 期 演 变 过 程 ，
获得 了爆 轰 产 物 与 水 界 面 在 不 同 时 刻 的 图像 。利 用 Ｌ － Ｙ ＳＤ ＮＡ 程 序 对 该 实 验 进 行 了数 值 模 拟 ， 到 了水 中 冲 得
未 到 达 水 在 实 验 压 力 条 件 下 的 相 变 汽化 温度 。
关键词 ： 炸力学 ； 期过程 ； 爆 初 爆轰 驱动 ； 药 炸
中图 分 类 号 ： ８ Ｏ３ １ 国 标 学 科 代码 ：１ ０・ ５ ０ ３ ３ １ 文献标志码 ： Ａ
１ 引 言
液体 在炸药爆 轰 的驱动 下变形 、 破碎及 雾化 过程 是 流体 动力 学 具有 广 泛应 用 背 景 的领 域 。在 民用 建筑 拆除 方面 ， 爆破拆 除 的 同时 ， 在 通过 炸药爆 炸抛撒 形 成一 定 空 问的气 溶 胶 云 团 ， 到 抑制 粉 尘 的 目 达
炸 药爆 轰 驱 动水 的初 期 过 程
龙新平 ， 勇 蒋治海 ， 辉。黄毅民 ， 滔。 韩 ， 黄 ， 洪
（ ． 国工 程 物 理 研 究 院 ， 川 绵 阳 ６ １ ０ ； １中 四 ２ ９ ０ ２ 中 国工 程 物 理 研究 院化 工材 料 研 究 所 ， 川 绵 阳 ６ １ ０ ； ． 四 ２ ９ ０ ３ 北 京 应 用 物 理 与 计 算 数 学研 究所 ， 京 １ ０ ８ ） ． 北 ０ ０ ８