發(fā)布時(shí)間：2017-12-06 09:28

  本文關(guān)鍵詞：炸藥爆轟產(chǎn)物參數(shù)的特征線差分反演方法研究

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【摘要】：炸藥爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程是描述爆轟產(chǎn)物壓力、密度和溫度(內(nèi)能)之間關(guān)系的方程,該方程與基本控制方程聯(lián)立構(gòu)成求解流體問(wèn)題的閉合方程組。炸藥爆轟后,生成的爆轟產(chǎn)物發(fā)生等熵膨脹,爆轟產(chǎn)物參數(shù)用等熵卸載關(guān)系描述,該等熵卸載關(guān)系是由狀態(tài)方程和熱力學(xué)等熵方程導(dǎo)出的。因此,對(duì)爆轟產(chǎn)物參數(shù)(爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程及方程系數(shù))的研究是非常重要的。確定爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程系數(shù)的方法有很多,但大多數(shù)適用于測(cè)量理想炸藥,例如用標(biāo)準(zhǔn)圓筒試驗(yàn)確定JWL狀態(tài)方程系數(shù)；對(duì)于非理想炸藥,由于炸藥爆轟參數(shù)受藥徑尺寸、添加物和炸藥顆粒度等諸多因素影響,爆轟參數(shù)會(huì)發(fā)生改變,因此常用的確定狀態(tài)方程系數(shù)的方法是不適用的。本文提出一種基于改進(jìn)特征線法的炸藥爆轟產(chǎn)物物理參數(shù)的反演方法,該方法包含了實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值反演兩部分內(nèi)容,可以對(duì)炸藥爆轟產(chǎn)物在等熵膨脹過(guò)程中的壓力、密度和聲速等物理參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行求解。本文的具體工作如下：(1)提出一種改進(jìn)連續(xù)電阻探針,并利用該探針對(duì)爆轟波和水中沖擊波進(jìn)行了聯(lián)合測(cè)量。首先對(duì)測(cè)量爆速的商用連續(xù)電阻探針在工作時(shí)容易出現(xiàn)的雜波干擾問(wèn)題進(jìn)行分析,并有針對(duì)性地對(duì)探針進(jìn)行改進(jìn),改進(jìn)后的連續(xù)電阻探針在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理上均發(fā)生了變化,它不僅可以依賴爆轟波上的電離層導(dǎo)通工作,還可以在外界壓力作用下導(dǎo)通工作,因此改進(jìn)連續(xù)電阻探針即可以測(cè)量爆轟波還可以測(cè)量介質(zhì)中的沖擊波。應(yīng)用改進(jìn)連續(xù)電阻探針對(duì)爆轟波和水中沖擊波進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量,改進(jìn)連續(xù)電阻探針具有較強(qiáng)的抗雜波干擾能力。本文還提出了利用改進(jìn)連續(xù)電阻探針測(cè)量水中斜沖擊波計(jì)算炸藥爆壓的方法。(2)提出了改進(jìn)特征線方法,并將該方法用于球形裝藥一維水下爆炸問(wèn)題的求解。改進(jìn)特征線法在相容方程中引入了沿質(zhì)點(diǎn)跡線的熵變項(xiàng),因此該方法可以處理非均熵問(wèn)題,并特別適用于處理沿質(zhì)點(diǎn)跡線的等熵問(wèn)題,例如水下爆炸問(wèn)題。使用改進(jìn)特征線法求解沖擊間斷問(wèn)題只要將特征線方程與雨果尼奧沖擊關(guān)系聯(lián)立,而不需要引入人工粘性項(xiàng),因此沖擊波的求解結(jié)果更客觀符合物理實(shí)質(zhì)。本文使用改進(jìn)特征線方法對(duì)球形裝藥一維水下爆炸問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值求解,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符,比較結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn)特征線法的可靠性和準(zhǔn)確性。此外本文還對(duì)各種表達(dá)形式不同的水狀態(tài)方程進(jìn)行了分析和比較,篩選出了適用于計(jì)算水下爆炸問(wèn)題的水狀態(tài)方程及方程系數(shù),并根據(jù)狀態(tài)方程中γ項(xiàng)對(duì)聲速的影響,推導(dǎo)了一個(gè)判定水狀態(tài)方程系數(shù)選取范圍的關(guān)系式(3)提出炸藥爆轟產(chǎn)物物理參數(shù)的特征線差分反演方法。該反演方法是建立在球形裝藥一維水下爆炸模型上的,綜合采用改進(jìn)特征線方法,自相似理論解和參數(shù)優(yōu)化方法,將水中沖擊波參數(shù)作為已知條件,反演爆轟產(chǎn)物的壓力、密度和聲速之間的變化關(guān)系。爆轟產(chǎn)物參數(shù)的反演過(guò)程分成兩個(gè)部分：第一部分是利用改進(jìn)特征線法和逆序差分格式,將水中沖擊波參數(shù)作為已知條件,逆序求解水氣界面時(shí)空位置及界面參數(shù)的變化；第二部分是對(duì)爆轟產(chǎn)物內(nèi)部求解,將第一部分水氣界面的時(shí)空位置和界面壓力等逆序求解結(jié)果作為已知條件,綜合改進(jìn)特征線方法、自相似理論解和參數(shù)優(yōu)化方法,反演爆轟產(chǎn)物等熵膨脹過(guò)程中的壓力、密度和聲速之間的變化關(guān)系。應(yīng)用該反演方法對(duì)多種炸藥的爆轟產(chǎn)物物理參數(shù)進(jìn)行反演求解,反演的爆轟產(chǎn)物壓力、密度和聲速在中高壓力區(qū)域具有較好的精度,反演結(jié)果證明本文提出的爆轟產(chǎn)物參數(shù)反演方法是可行性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O38
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本文編號(hào)：1258125