爆炸冲击波压力的形成及超压计算

2022年12月23日 10:38:23 人气: 3786 来源: 成都科大胜英科技有限公司

当火工品在空气中爆炸时，瞬间产生高温、高压、高速的爆炸产物，周围空气直接受到爆炸产物的作用，在火工品和空气的界面处爆炸产物在空气中高速向周围飞散，如同一个超音速活塞一样强烈压缩相邻的空气介质，使其压力、密度和温度阶跃式地升高，形成初始冲击波。与此同时，由于相邻介质的初始压力很低，因此同时有一个稀疏波从界面向爆炸产物内传播。一般近似地认为球形火工品爆炸时距火工品中心的距离 r=12r0 (r0 为火工品半径)处空气冲击波就与爆炸产物分离，独自向前传播，这时空气冲击波阵面压力为 1MPa~2MPa，速度为 1000m/s~ 1400m/s，随着传播距离的增加，爆炸产物膨胀速度很快衰减，压力也很快减小；当爆炸产物膨胀到压力等于周围介质未扰动的初始压力 P0 时，膨胀并不停止，由于惯性的作用产物将继续运动而产生过度膨胀，这种过度膨胀一直延续到惯性消失时为止，此时其压力已低于周围空气未扰动的初始压力 P0 ，出现了负压区，最后压力随着距离的增加趋近于周围空气未经扰动的压力、冲击波速度趋近于空气中的声速。典型的空气冲击波压力随时间变化曲线如图 1。随着空气冲击波的传播，其正压区不断加宽，波阵面的压力和传播速度迅速下降最后衰减为声波，而冲击波的超压峰值和冲量是研究火工品能量特性的重要指标。

图 1 中△Pm －冲击波超压峰值，指空气冲击波到达时刻超过环境压力的压力峰值的最大值△Pm=△Pmax-P0 ； P0 －环境压力； t+ －正压作用时间，指超压从环境压力升高到它的最大正超压峰值后再回复到环境压力所需的时间； i+ －正超压冲量

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在无限空中爆炸时，空气冲击波超压峰值的经验计算公式(萨道夫斯基公式)：对于球形火工品在空中爆炸

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关键词：火工品试验,自由场超压,爆炸冲击测试,动态信号测试分析,数据采集器

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