優(yōu)化爆破質(zhì)量、有效合理地對爆炸能量進(jìn)行利用,其關(guān)鍵在于控制爆炸能量的分配。因此,爆破工作者始終關(guān)心著如何能合理地利用爆炸能量的問題,這也是爆炸理論與應(yīng)用研究中的一個永恒課題。但是因?yàn)閹r石種類多,本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜,所以對其能量分布的研究工作難度很大。本文主要基于EULER型有限差分方法的三維多物質(zhì)流體彈塑性動力學(xué)計算程序MMIC-3D(Multi-Material in Cell for 3D),對較為簡單的空中爆炸能量分布問題進(jìn)行了模擬計算。在整個計算域中對每一時空網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的各能量項(xiàng)進(jìn)行累加積分求和,追蹤空中爆炸時能量的釋放、轉(zhuǎn)化及耗散的整個動態(tài)變化過程,定量出各時刻各類能量占炸藥總能量的份額。本文的主要工作如下:1.通過對國內(nèi)外空氣中爆炸理論相關(guān)研究的調(diào)研,選擇數(shù)值模擬的方法對空氣中爆炸問題進(jìn)行研究,提出了本文研究工作的思路和方法。2.闡述了三維Euler型計算爆炸程序所使用的流體力學(xué)基本方程組,說明了在程序中不同介質(zhì)的狀態(tài)方程,概括了三維計算爆炸程序使用的數(shù)值方法,敘述了模糊界面理論中輸運(yùn)方案及多物質(zhì)界面處理方法。3.對無限空氣和無限擋墻存在時的空氣中爆炸問題進(jìn)行了計算機(jī)模擬,分析了球形裝藥時爆轟產(chǎn)物在空中的擴(kuò)張規(guī)律以及有擋墻存在時空氣沖擊波的傳播規(guī)律。對比了無限空氣中爆炸模擬得到的沖擊波超壓峰值結(jié)果與通過經(jīng)驗(yàn)公式得到的超壓結(jié)果,兩者吻合較好,同時發(fā)現(xiàn)增大網(wǎng)格量(加密網(wǎng)格)能夠使計算結(jié)果更加精確。4.對計算域中的空氣和爆轟產(chǎn)物的能量按照內(nèi)能、動能、壓力勢能分別計算輸出,對不同介質(zhì)的內(nèi)能、動能、壓力勢能分別進(jìn)行了分析,并對能量守恒關(guān)系進(jìn)行了核算。對得到的結(jié)果出現(xiàn)能量不守恒的原因進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格量的大小對數(shù)值模擬的結(jié)果精確度有較大影響,并且程序中本身采用的非守恒形式的差分格式,這也給能量的計算結(jié)果帶來了一定的誤差。
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O643.221
【部分圖文】：

圖１網(wǎng)格中各物理量的定義??Ｆｉｇ?１?Ｔｈｅ?ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅａｃｈ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｑｕａｎｔｉｔｙ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｇｒｉｄ??物理量的定義如圖１所不，密度ｐ，Ｘ、ｙ、Ｚ方向的速度分量ｗｘ、Ｖｙ、ｗ２，??１８??

本算例的計算域（空間物理長度）大小為４０ｘ２０ｘ２０ｍ，計算總步數(shù)為１００００??步，每間隔２０步存儲一次計算結(jié)果。采用等步長網(wǎng)格離散，計算模型模型如表??６，計算模型的二維和三維圖見圖３。??（ａ）二維計算模型?（ｂ）三維計算模型??圖３空中爆炸計算模型??Ｆｉｇ?３?Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎ?ｔｈｅ?ａｉｒ??表６空中爆炸算例模型??Ｔａｂｌｅ?６?Ａｉｒ?ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ?ｍｏｄｅｌｓ??算例編號?網(wǎng)格步長（ｍ）?計算域尺寸（ｍ）?網(wǎng)格數(shù)（萬）??算例?１?０．４０?ｘ?０．４０?ｘ?０．４０?ｍ?４０?ｘ?２０?ｘ?２０?ｍ?２５??算例?２?０．２５ｘ０．２５ｘ０．２５ｍ?４０ｘ２０ｘ２０ｍ?１０２．４??算例?３?０．２０?ｘ?０．２０?ｘ?０．２０?ｍ?４０?ｘ?２０?ｘ?２０?ｍ?２００??ＴＮＴ炸藥爆炸性能參數(shù)及可變指數(shù)多方氣體狀態(tài)方程參數(shù)的主要參數(shù)見表??７和表８：??３４??

圖４不同網(wǎng)格數(shù)的數(shù)值計算結(jié)果??Ｆｉｇ?４?Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｇｒｉｄ?ｎｕｍｂｅｒ??表９不同網(wǎng)格步長下模擬結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式的對比??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 胡兆穎;唐德高;;空氣中TNT爆炸的數(shù)值模擬[J];爆破;2014年04期

2 張社榮;孔源;王高輝;;水下和空中爆炸沖擊波傳播特性對比分析[J];振動與沖擊;2014年13期

3 李媛媛;徐洪濤;;密閉環(huán)境下含鋁炸藥爆炸場溫度與壓力特征[J];爆破器材;2014年02期

4 姚成寶;王宏亮;張柏華;田宙;浦錫鋒;;TNT空中爆炸沖擊波傳播數(shù)值模擬及數(shù)值影響因素分析[J];現(xiàn)代應(yīng)用物理;2014年01期

5 封雪松;徐洪濤;田軒;馮曉軍;;含儲氫合金炸藥的能量研究[J];爆破器材;2013年05期

6 楊凱;孔軍利;沈飛;谷鴻平;王輝;袁建飛;;水下滑移爆轟試驗(yàn)確定JWL狀態(tài)方程參數(shù)[J];火炸藥學(xué)報;2013年03期

7 吳吉林;;模擬混凝土板侵徹問題的一種新算法[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

8 李業(yè)學(xué);劉建鋒;秦麗;;應(yīng)力波穿越巖石節(jié)理時能量耗散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2011年01期

9 張華;陳龍偉;汪旭光;楊軍;;基于有限差分方法的水中爆炸三維數(shù)值模擬[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2010年08期

10 陳龍偉;張華;汪旭光;;水中多物質(zhì)爆炸場的三維數(shù)值模擬[J];兵工學(xué)報;2009年S2期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 饒國寧;爆炸能量輸出特性及爆炸波與目標(biāo)作用的研究[D];南京理工大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 張龍;DNAN基熔鑄炸藥空中爆炸能量輸出規(guī)律研究[D];北京理工大學(xué);2016年

2 高祥濤;炸藥破碎巖石能量分布研究[D];安徽理工大學(xué);2010年

本文編號：2861777