優(yōu)化爆破質(zhì)量、有效合理地對(duì)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(wèn)題,這也是爆炸理論與應(yīng)用研究中的一個(gè)永恒課題。但是因?yàn)閹r石種類(lèi)多,本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜,所以對(duì)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(dòng)力學(xué)計(jì)算程序MMIC-3D(Multi-Material in Cell for 3D),對(duì)較為簡(jiǎn)單的空中爆炸能量分布問(wèn)題進(jìn)行了模擬計(jì)算。在整個(gè)計(jì)算域中對(duì)每一時(shí)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(shí)能量的釋放、轉(zhuǎn)化及耗散的整個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,定量出各時(shí)刻各類(lèi)能量占炸藥總能量的份額。本文的主要工作如下:1.通過(guò)對(duì)國(guó)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(duì)空氣中爆炸問(wèn)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(jì)算爆炸程序所使用的流體力學(xué)基本方程組,說(shuō)明了在程序中不同介質(zhì)的狀態(tài)方程,概括了三維計(jì)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(duì)無(wú)限空氣和無(wú)限擋墻存在時(shí)的空氣中爆炸問(wèn)題進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬,分析了球形裝藥時(shí)爆轟產(chǎn)物在空中的擴(kuò)張規(guī)律以及有擋墻存在時(shí)空氣沖擊波的傳播規(guī)律。對(duì)比了無(wú)限空氣中爆炸模擬得到的沖擊波超壓峰值結(jié)果與通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式得到的超壓結(jié)果,兩者吻合較好,同時(shí)發(fā)現(xiàn)增大網(wǎng)格量(加密網(wǎng)格)能夠使計(jì)算結(jié)果更加精確。4.對(duì)計(jì)算域中的空氣和爆轟產(chǎn)物的能量按照內(nèi)能、動(dòng)能、壓力勢(shì)能分別計(jì)算輸出,對(duì)不同介質(zhì)的內(nèi)能、動(dòng)能、壓力勢(shì)能分別進(jìn)行了分析,并對(duì)能量守恒關(guān)系進(jìn)行了核算。對(duì)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(duì)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(jì)算結(jié)果帶來(lái)了一定的誤差。
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：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(jì)算域（空間物理長(zhǎng)度）大小為４０ｘ２０ｘ２０ｍ，計(jì)算總步數(shù)為１００００??步，每間隔２０步存儲(chǔ)一次計(jì)算結(jié)果。采用等步長(zhǎng)網(wǎng)格離散，計(jì)算模型模型如表??６，計(jì)算模型的二維和三維圖見(jiàn)圖３。??（ａ）二維計(jì)算模型?（ｂ）三維計(jì)算模型??圖３空中爆炸計(jì)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(hào)?網(wǎng)格步長(zhǎng)（ｍ）?計(jì)算域尺寸（ｍ）?網(wǎng)格數(shù)（萬(wàn)）??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(jiàn)表??７和表８：??３４??

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

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本文編號(hào)：2861777