长坑道中化爆冲击波压力传播规律的数值模拟.pdf

长坑道中化爆冲击波压力传播规律的数值模拟 李秀地郑颖人李列胜“郑云木 后勤工程学院军事建筑工程系重庆 ’ 引言 对坑道中的防护门等防护设备进行有效的设 计首先需要确切知道爆炸冲击波在长坑道中的传 播规律 ’ * ,- 一直以来用于预测长坑道中短时冲击波传播 规律的方法不多可用的数据更少-人们通常是在一 系列的模型试验现场试验得到的经验数据的基础 上对波的传播规律进行估计-然而由于各国国情 不同试验者观点试验方法和试验条件的差别表 达同一问题就可能形式各异或结果相差较大使设 计人员无所适从- A . N N Q R 2 4 M主持开发完成-经 过不断的发展和完善 5 6 7 8 9 3 已成为目前市场上 最快的显示求解器-对坑道中空气冲击波传播规 律的模拟包括S LS炸药的起爆爆轰波及空气冲 击波的形成及传播冲击波在壁面的反射等复杂的 物理化学过程选用5 6 7 8 9 3 TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT 软件一个很大的优 U V W X Y W Z [ \ ] _ Z ‘ a bX cd ‘ e Z _ ‘ f f Y W e e [ X c[ cg ] e Z [ c hd W iX [ Z [ X c j bk ] \ [ [ Z ] Z [ c hd ‘ e Z l f ] Y Z [ \ Wm X V W e [ X c 5 2 n o 3 p R 3 S 2 3qR 3 4 o H 3 r s 2 J 2 N 3 tu 3 J 2 G / 3 KH 3 M u 3 r 2 3 H H G 2 3 r6 I o / / N v6 S w w H 2 p 2 3 r ’ { 8 6 , O N 4 M 2 3 rt H K/ N 2 M 2 / 3 t R 4 M 4 R 0 0 G H 4 4 2 / 3 t R 4 M I / o H 4 2 / 3 } N 9 2 3 r 7 t R 4 M 爆破器材 u 0 N / 4 2 J H M H G 2 N 4 第 卷第期 万方数据 势是所有这些过程完全包含在一个计算机代码之 中“ 计算模型和计算方法 直坑道为等截面直墙圆拱结构高为1 “使用这种方法不仅使本文数值运算得以在 坑道壁面及入口处岩石界面都不通 过弹塑性变形吸收爆炸所释放的能量“这样只需通 过约束空气质点的法向运动就可以形成刚性边 界8 - . 9“这时爆炸场中只涉及爆轰产物和空气两种 介质“这种假定不仅简化了计算的复杂性还可以求 得比实际更为保守的结果“坑道入口外空气边界的 范围用这样的方法确定即从炸药起爆开始到冲击 波到达边界的持续时间应与所研究点的压力时间 相比足够地长“ 单元类型采用 A B,C / D 单元形状为规则四 边形“为避免网格的严重畸变炸药和空气单元采用 欧拉算法每个时步执行/次输运计算“采用EF 6 A G G H I2J K L二阶精度M方法进行输运计算8 / * 9该方 法是目前A K N O 6 F中最为精确的方法“ 材料模型及其参数 空气模型简化为非粘性理想气体冲击波的膨 胀假设为绝热过程则空气的状态方程为8 / * 9P Q RL S T/ M U U*V L / M 式中 U WW密度X S WW绝热指数X VWW单位初始体积的内能“ 用 A K N O 6 F中 的Y ZBT ,[A A材 料 和 YC \K TA J ,C B]T \A ,\ZJ BA状态方程分 别表示空气的本构关系“空气材料的模型参数8 / / 9见 表/ “ 表/空气材料模型参数 初始密度_ 0 1 ‘Ta初始压力_ F绝热指数 / D . a/ b/ * ’ / 2. - . . . 00 00 “ ,0 *0 0 *0 . . 可以看出’在距离入口./处’本文的数值模 拟结果1 - ,23 4 5与其他文献预测结果平均值 1 . 23 4 5的相对误差为 “ A与美国78 9 1 , 5的 预 测 结 果 相 差 得 小 些’相 对 误 差 为 * 2. - . . 的预测结果吻 合较好 9 A . B 7 C D E C 7 F 9 B G H B 7 I F J I I 7 8B 7 J E F K 7 8L E K 7 I 7G E 7 CI M C IN 8 H J E .L 7 I E OE J P 7 C J I ; Q 7 K 7 6A 7 -RI I S -L E 8 - / 0 0 C I 7 6C W I J J Z J E G LK 6D W I 7 . G K 7 7 8 H J E F I 5 7U I 5C ; 6D C J W 6 EI 5 7J E I 7 K I J E FE E H E W H K 7 6W E J I J E CSJ I 5C I W K I W 7 C . - Q . . L E J E - 9 . . N J 7 E . X E P 7 C I J I J E F I 5 7 A J I ;N E J E W 7 J EF 6W I J EI C J 6W H I 7C 5 K Y I W A 7D A 7 6C . I 5 X E I 7 E I J E N H Q ; E W C 7 CK E F 7 7 E K 7 . Q 7 A E - \J K 5 J E - \ ;/ 3 - / 0 0 , ] . N . Q Y 7 E 8] . B . M J I I .G D I J E F C 5 I 8 W I J E J A C I J E I D I 7 K I J P 7C I W K I W 7 C . G K 7 7 8 J E F I 5 7/ I 5 C ; 6D C J W 6 EI 5 7J E I 7 K I J E FE E H E W K 7 6W E J I J E C SJ I 5C I W K I W 7 C . 6D C J W 6 EI 5 7J E I 7 K I J E FE E H E W K 7 6W E J I J E C SJ I 5C I W K I W 7 C .G E 6L J I ;M 7 K 5 - 9 N - 4D E . 5 K YS P 7D D I J E J EI W E E 7 C . G K 7 7 8 J E C FI 5 7 I 54C J H G K J F J KK E F 7 H 7 E K 7 EC 5 K Y E 8J 6D K I 8 C EC I W K I W 7 C . J E D 7 - b P . / 0 0 E a7 ; S 8OC 7 c C\ E W - P 7 C J E’ [ 0 . N J P 7 H 6 7 F I S 7 K 5 E ; L D I J E -N J P 7 6 7 - / 0 0 E 1 Q C F I S 7 . “7 D E C ; C I 7 6CQ J P J C J E47 H E W I J K E 8 \ J I J 67B 7 C 7 K 5 N A B H C E 8I W E E 7 C . G K 7 7 8 J E FI 5 7/ I 5C ; 6D H C J W 6 EI 5 7J E I 7 K I J E FE E H E W K 7 6W E J I J E CSJ I 5 C I W K I W 7 C . 7 ‘ H D 7 E C 7 P J I K 6D E 7 E I CJ EC I W K I W 75 8 7 E J E . G H K 7 7 8 J E F I 5 7’ I 5C ; 6D C J W 6 EI 5 7 J E I 7 K I J E F E E H E W K 7 6W E J I J E CSJ I 5C I W K I W 7 C . 6D H C J W 6 EI 5 7J E I 7 K I J E FE E H E W K 7 6W E J I J E CSJ I 5 C I W K I W 7 C . J E 8 J K V H K 5 7 C W I C J 8 7I 5 7I W E E 7 7 E I E K 7 . G K 7 7 8 J E F I 5 7[ I 5C ; 6D C J W 6 EI 5 7J E I 7 K I J E F E E H E W K 7 6W E J I J E CSJ I 5C I W K I W 7 C . 8 7 .OC 7 c C W J 8 7F 6J K K 6D W I 7 D H \U H U U H L 5 E . M C 7 8 EV D Y J E C EC K J E S- I I 7 E W I J E F C 5 K YS P 7D 7 YD 7 C C W 7J E E I W E E 7 C F 6 K E P 7 E I J E 7 ‘ D C J E C W I C J 8 7I 5 7I W E E 7 7 E I E K 7J CC J 6W I 7 8SJ I 5I 5 78 ; E 6J KF J E J I 77 7 67 E I C F I S 7 F N H Q ; E . J 6W I 7 8 7 C W I J CK 6D 7 8SJ I 5 I 5 7 7 ‘ D 7 J 67 E I 7 C W I C - E 8K EA 7W C 7 8 CI 5 7A C J CI 8 7 I 7 6J E 7 I 5 7K 5 7 6J K C 5 K Y 8 C EI 5 7D I 7 K I J P 78 C E 8I 5 7D I 7 K I J P 767 I 5 8 C . ’ a “RB Q I W E E 7 -C 5 K YS P 7 - I I 7 E W I J E 8 ; E 6J KF J E J I 77 7 67 E I *,*/ 0 0 U年 0月 长坑道中化爆冲击波压力传播规律的数值模拟李秀地等 万方数据