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第 21 卷第 3 期北京理工大学学报 V o l. 21 N o. 3
2001 年 6 月 Journal of Beijing Institute of T echno logy Jun. 2001
文章编号: 1001 0645 (2001) 03 0286 06
气相爆轰波贯穿胞格变化研究
胡湘渝1, 2, 张德良2
(1 北京理工大学爆炸灾害预防与控制国家重点实验室, 北京 100081;
2 中国科学院力学研究所高温气体动力学开放实验室, 北京 100080)
摘要: 根据气相爆轰波胞格结构的规则特性建立一种以子单元分解胞格结构的新方法。
根据该子单元的性质和斜冲击波关系, 求解胞格结构中的三波点对撞问题, 并推导贯穿胞
格时, 爆轰速度的相对波动幅度仅依赖于胞格几何形状的关系。然后, 采用爆炸波衰减模
型, 计算气相爆轰波贯穿胞格时的衰减过程, 计算结果与实验符合得较好。
关键词: 气相爆轰波; 爆轰胞格; 斜冲击波
中图分类号: O 381 文献标识码: A
实验研究已经证实[1~ 4 ], 通常的气相爆轰波具有明显的复杂结构, 即胞格结构(cellu lar
structure)。气相爆轰波的前导冲击波是一个胞状冲击波阵面, 它由多个间隔排列的马赫杆和
入射冲击波组成。横波(tran sverse w ave) 总是与马赫杆和入射冲击波形成马赫结构并相交于
三波点。放在爆轰管壁的烟熏玻璃片或金属片能记录这些三波点的运动轨迹。在气相爆轰波
传播过后, 这些轨迹表现为不断重复的类似菱形或鱼鳞形图案, 即爆轰胞格(detonation cell)。
关于气相爆轰波贯穿胞格时的变化, 由文献[5~ 9 ]等的实验研究发现, 沿胞格对称轴的爆
轰速度和爆轰压力总是从胞格的起点不断下降, 直到到达下一个胞格的起点又突然升高, 平均
值仍然和理论C J 值很接近。文献[5, 10, 11 ]等采用爆炸波衰减理论, 对这一问题进行了分析。
文献[12 ]采用爆炸波衰减定律和经验性方法, 得出贯穿胞格时爆速和入射角 1 的依赖关系。
然而大部分的实验数据只有烟熏膜记录的胞格几何信息和平均爆速等数据, 很难测得 1, 因此
要通过 1 确定贯穿胞格时爆轰速度的衰减过程是困难的。作者首先讨论气相爆轰波胞格结构
的规则特性, 然后定义一种子单元分解胞格结构。根据子单元的特性和斜冲击波关系, 求解胞
格结构中的三波点对撞问题, 并推导出贯穿胞格时爆轰速度的相对波动幅度仅依赖于胞格几
何形状的关系。最后, 采用爆炸波衰减模型计算了气相爆轰波贯穿胞格时的衰减过程。
1 爆轰胞格的规则结构及其子单元
在气相爆轰波以胞格结构向前传播的过程中, 前导冲击波阵面的各区域不断交替表现为
入射冲击波和马赫杆, 这种交替的过程是通过相邻三波点的对撞实现的。如图 1 所示, 当前导
冲击波从位置运动到位置的过程中, 入射冲击波不断衰减, 和其相连的两个马赫结构不断
逼近, 然后相撞(如图 1 中的A 点) , 相撞后, 在对撞点出现新的马赫杆, 冲击压力也突然增加。
收稿日期: 2000 09 07
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