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文章编号:1008-2956(2002 02-0017-05炸药冲击波激励气体辐射的数值模拟丁玉奎1, 王海丹2, 高敏1(11军械工程学院弹药工程系, 河北石家庄050003(21石家庄幼儿师范学校理科组, 河北石家庄050001摘要:建立了炸药冲击波激励气体辐射的物理模型和数学模型。
用MMIC -2D 算。
分析了冲击波作用下气体的流动特性, 。
关键词:冲击波; 气体; 辐射; 数值模拟; 模型中图分类号:TJ41011文献标识码:, , 从描述物质运动规律的偏微分方程, 由于爆炸过程非常短暂且复杂, 现有的测试手段有限, 很难把。
而随着计算机科学的飞速发展, 采用计算机数值计算和数值模拟已经能够得到接近于实际的全流场的形象显示。
所以, 数值模拟在爆炸力学领域得到越来越广泛的应用。
常用的数值计算方法有Euler 方法、Lagrange 方法和Euler -Lagrange 混合方法三大类。
本文用以Euler 方法为基础的MM IC —2D 软件对实验装置进行二维轴对称数值模拟, 以揭示炸药的作用原理, 讨论流体流动特性, 描述工作气体参数的空间分布及随时间的变化规律。
1物理模型目前, 在数值模拟计算程序中的物理模型都是用炸药柱激励气体, 研究有关的特性, 这种物理模型与本文中的炸药柱形状有很大的区别, 尚无法直接用现有的程序进行计算。
本文在数值计算中建立了简化物理模型, 见图1所示。
用MM IC -2D 软件进行数值模拟计算。
对物理模型采用炸药左端面起爆进行数值模拟和分析。
炸药爆炸后, 将能量依照炸药几何形状向右传递。
炸药的爆轰过程是一个具有强间断的过程, 采用流体力学的计算程序来模拟爆轰波的传播过程, 为了计算格式的同一性, 一般仍采用使间断解光滑化的办法来处理。
在引进人工粘性使间断面光滑成一个过渡区的同时, 也引进了一个从0～1变化的人为燃烧函数, 使得炸药化学反应释放的能量按一定的规律逐步释放。
空间爆炸冲击波的数值模拟一：无限空间爆炸如图所示，半径为7.0cm的圆柱形TNT装药，质量为5.018Kg从炸药中心单点起爆后在无限空间中传播。
试分析起爆后冲击波的传播及压力分布特性。
二：建模分析1材料模型及参数设置本数值模拟采用的基本材料为TNT炸药，空气。
在无限空气领域中传播。
1）空气空气简化为无粘性理想气体，冲击波的膨胀假设为等熵绝热过程以LS_DYNA中的*MAT_NULL材料模型和线性多项式状态方程*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL方程来描述。
*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL方程具体表达式为：式中C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6是与气体性质有关的常数，C0 = C1 = C2 = C3 = C4 = C6 = 0, ;，、e0及分别为气体的初始密度、密度、初始单位体积内能和绝热指数。
空气材料的模型参数取值：=1.292910-3g/cm3, e0=2.5×105Pa,=1.4。
表 1 空气状态方程参数变量EOSID C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6数值 1 -1.0E-6 0.0 0.0 0.0 0.4 0.4 0.02) 炸药以LS_DYNA 中的*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型和*EOS_JWL方程模拟TNT炸药。
*EOS_JWL方程的表达式为：式中，P为压力，V为相对体积，即爆轰产物体积与炸药初始体积之比；E0为炸药的初始比内能，即单位体积内能。
A、B R1、和R2是与炸药性质有关的常数。
炸药模型的各参数取值：密度g/cm3, 爆速D=0.693cm/, 压力PCJ=0.27105MPa，A=3.74105MPa, B=0.0733105MPa,R1=4.15,R2=0.95,=0.3,0=0.07105MPa。
如下表：表2 炸药材料参数变量MID RO D PCJ BETA K G SIGY 数值 1.O 1.63 0.693 0.27 0.0 0.0 0.0 0.0表3 JWL方程参数变量EOSID A B R1 R2 OMEG E0 V数值 1 3.74 0.073 4.15 0.95 0.3 0.07 1.0由于LS_DYNA在爆炸分析中用的基本单位为-ｇ-的单位系统，故表1-3中各参数取值由m-㎏-s单位换算得到。
第31 卷第4 期2014 年12 月爆破BLASTINGV o l．31 N o．4D ec．2014d o i:10．3963 /j．i ss n．1001 －487X．2014．04．009空气中TNT 爆炸的数值模拟*胡兆颖，唐德高( 解放军理工大学国防工程学院，南京210007)摘要: 为了研究T N T 炸药爆炸产生的冲击波在空气中的传播规律和预测不同比例距离的超压峰值，应用LS-DYNA有限元软件模拟了7．5 k g T N T 爆炸的冲击波传播过程，揭示其能量衰减规律。
并用2 种经验公式计算不同比例距离的冲击波超压峰值。
对数值模拟结果、经验公式结果和已有的实验数据进行对比。
结果表明: 数值模拟结果与实验数据吻合较好，误差在10% 以内，证明了计算模型和参数的合理性。
2 种经验公式，叶晓华推荐的经验公式与实验数据的误差相对较小，距爆心3．5 m处，误差仅为0．66% 。
说明叶晓华公式相比H e n r yc h 公式更为可靠。
但随着爆距的增大，误差也明显增大。
建议此公式在比例距离小于2．6 m/k g1 /3 时采用。
关键词: 爆炸冲击波; 超压峰值; 有限元; LS-DYNA; 比例距离; 经验公式中图分类号: O625 文献标识码: A 文章编号: 1001 －487X( 2014) 04 －0041 －05Numerical Simulation of TNT Explosion in AirHU Zhao-ying，TANG De-gao( E n g i n ee r i n g I n s tit u t e o f N a ti o n a l D e f e n s e，PL A U n i v o f S c i＆ T ec h N a n ji n g 210007，C h i n a)A b s t r a c t: T o s t ud y t h e o f s h oc k w ave p r o p aga ti o n b e h av i o r o f T N T ex p l o s i o n i n t h e a i r a nd t o p r e d i c t t h e ove r-p r e ss u r e p ea k i n d iff e r e n t s ca l e d i s t a n ce，t h e fi n it e e l e m e n t s o ft w a r e LS-DYNA w a s u s e d t o s i m u l a t e t h e p r o p aga ti o no f s h oc k w ave b y7．5 k g T N T ex p l o s i o n a nd t o r evea l t h e a tt e nu a ti o n l a w s o f e n e r gy s h oc k w ave．E m p i r i ca l f o r m u l aw a s a l s o u s e d t o ca l c u l a t e t h e p ea k p r e ss u r e i n d iff e r e n t s ca l e d i s t a n ce．B y co m p a r i n g t h e r e s u lt s o f nu m e r i ca l s i m u l a-ti o n a nd e m p i r i ca l f o r m u l a w it h ex p e r i m e n t a l d a t a，t h e r e s u lt s s h o w t h a t t h e s i m u l a ti o n r e s u lt s ag r ee d w e ll w it h ex p e r-i m e n t a l d a t a a nd t h e e rr o r w a s l e ss t h a n 10% ．C o m p a r e d w it h t h e ex p e r i m e n t a l d a t a，t h e f o r m u l a pu t f o r w a r d b y Y EX i ao-hu a m a d e a s m a ll e r e rr o r，w h i c h w a s o n l y0．66% 3．5 m e t e rs a w ay f r o m ex p l o s i o n ce n t e r．Ｒe s u lt s h o w s Y E X i-ao-hu a f o r m u l a m o r e r e li a b l e t h a n H e n r yc h f o r m u l a．B u t a s t h e d i s t a n ce i n c r ea s i n g，t h e e rr o r i n c r ea s e do b v i o u s l y．Th e r e f o r e，t h e f o r m u l a co u l d b e a pp li e d w h e n t h e s ca l e d i s t a n ce w a s l e ss t h a n 2．6 m/k g1 /3 ．K ey wo r d s: ex p l o s i o n s h oc k w ave;p ea k ove r p r e s s u r e;fi n it e e l e m e n t;LS-DYNA;s ca l e d i s t a n ce;e m p i r i ca lf o r m u l a近年来，由于全球范围内极端势力和分裂势力的盛行，恐怖袭击层出不穷，给人员安全和建筑物造成了重大的损害。
