水下爆炸冲击波作用下岩石裂纹发展机理的实验研究

水下爆炸冲击波作用下岩石裂纹发展机理的实验研究

水下爆破技术出现至今已经有了百余年的历史,在进入21世纪

后更是爆破领域的重要分支之一。近年来伴随着我国经济的不断发展,水下爆破工程的施工规模越来越大,施工环境越来越复杂,而岩石材

料也是水下爆破实际施工与理论研究的重要对象。相比于陆地岩石爆破破碎机理,由于水介质的存在,水下爆破冲击波作用时间更长、应力峰值更高,这也使得水下爆破冲击波对岩石的损伤破坏作用更强,人

们至今对水下爆破岩石破碎机理仍然缺乏一个清晰有效的认识。而研究水下爆破岩石破碎机理的重要问题也是难点之一就是了解其内部

裂纹在爆破载荷作用下的扩展问题。因此本文将针对水下爆破岩石内部裂纹的扩展情况进行研究。通过理论分析,得到试样裂纹的基本破坏形式。采用实验的方法,改变药包到试样的距离,观察不同爆炸距离下试样的损伤破坏效果。为了更加清晰直观的观测内部裂纹的扩展,引入无损检测中的CT扫描技术,对爆后的实验试样进行扫描,获得试样爆后的不同截面的图像资料,可以更好的观察内部裂纹在爆炸载荷作用下的扩展。同时结合超声波损伤检测技术,对岩石的损伤破坏效果进行测量,通过损伤值评价其破坏程度。采用ANSYS/LS-DYNA动力分析软件对实验条件下的模型进行数值模拟分析,得到不同爆炸距离下传播到试样表明的冲击波压力峰值,与经验公式计算压力峰值对比发现数值接近,变化规律一致,模拟结果与试验结果一致,说明数值模拟结果可靠,可以对实验进行补充验证。

爆炸冲击波

19．3．3爆炸冲击波及其伤害、破坏作用 压力容器爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量3种形式表现出来。后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。 1)爆炸冲击波 冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。容器破裂时，器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气受到冲击波而发生扰动，使其状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中的传播就成为冲击波。在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。如此反复循环数次，压力渐次衰减下去。开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△p。多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。 冲击波伤害、破坏作用准则有：超压准则、冲量准则、超压一冲量准则等。为了便于操作，下面仅介绍超压准则。超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表28—9和表28一10。

2)冲击波的超压 冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为： 衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近为2．5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1个大气压n=1．5。 实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果R与R0 比与q与q0之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下： 利用式(28—52)就可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压。 表28一11是1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压。

爆轰波与水下冲击波连续测量方法

爆轰波与水下冲击波连续测量方法 爆轰是十分复杂的化学、物理和力学过程,爆轰过程的高速、高压、高温给爆轰参数的测量带来困难,尤其水中爆炸时引起的物理现象更是复杂且难以准确定量描述的,所以实验和测量技术在爆轰物理研究中的重要作用是显而易见的。连续测量方法有着其独特的优越性,在爆轰波与水下冲击波速度的连续测量中有着非常好的应用前景。本文以现有的爆轰波连续测量方法为基础,研究了测量爆轰波与水下冲击波速度的连续压导探针,这种连续压导探针实现了在一次实验中就可以连续测量爆轰波与水下冲击波的传播过程,而且克服了其它连续测量探针的一些缺点。主要研究内容如下：1、根据现有的爆速连续测量方法,基于HanditrapⅡ连续爆速记录仪,研制一种连续压导探针可以在一次实验中实现同时测量爆轰波与水下冲击波的传播速度,并且阐述了这种探针的工作原理。 该方法不仅可以测量任意位置处爆速和水下冲击波速度,还可以扩展成炸药爆压测量的方法。2、炸药水中爆炸时,根据两种介质波阻抗的特点,会在炸药中反射冲击波或者稀疏波,而在水中必然形成冲击波。在C-J模型下,根据爆轰波与介质相互作用关系,推导出计算炸药爆压和介质中初始参数的冲击波反射公式与等熵加卸载公式,并与水箱法与JWL状态方程对比。3、选用黑索金与工业铵油炸药进行水下实验,对连续压导探针的可行性进行了初步探索；利用工程方法估算炸药的爆速,分析实验结果,对实测的炸药爆轰速度与计算值和文献记载数据进行对比分析,对连续压导探针的可信性进行了验证。 4、随着计算机技术的发展,数值计算成为了探讨和解决现实中各种复杂问题的重要途径,本文选用AUTODYN对黑索金和工业铵油炸药水下爆炸实验进行数值模拟,并与实验数据对比分析。对水下冲击波的衰减与传播规律进行了初步探索。

爆炸冲击波的破坏作用和防护措施(标准版)

Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 爆炸冲击波的破坏作用和防护措 施(标准版)

爆炸冲击波的破坏作用和防护措施(标准版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 1）爆炸冲击波的破坏作用 爆炸所产生的空气冲击波的初始压力(波面压力)、可达100MPa，其峰值达到一定值时，对建(构)、筑物及各种有生力量(动物等)、构成一定程度的破坏或损伤。 2）防护措施 (1)、生产、贮存爆炸物品的工厂、仓库的厂址应建立在远离城市的独立地带，禁止设立在城市市区和其他居民聚集的地方及风景名胜区。厂库建筑与周围的水利设施、交通枢纽、桥梁、隧道、高压输电线路、通讯线路、输油管道等重要设施的安全距离，必须符合国家有关安全规定。 (2)、生产爆炸物品的工厂在总体规划和设计时，应严格按照生产性质及功能划分各分区，并使各分区与外部目标、各区之间保持必要的外部距离。 3.工厂平面布置

(1)、主厂区内应根据工艺流程、安全距离和各小区的特点，在选定的区域范围内，充分利用有利、安全的自然地形加以区划。 (2)、总仓库区应远离工厂住宅区和城市等目标，有条件时最好布置在单独的山沟或其他有利地形处。 (3)、销毁厂应选择在有利的自然地形，如山沟、丘陵、河滩等地，在满足安全距离的条件下，确定销毁场地和有关建筑的位置。 4）安全距离 为保证爆炸事故发生后冲击波对建(构)、筑物等的破坏不超过预定的破坏等级，危险品生产区、总仓库区、销毁场等区域内的建筑物之间应留有足够的安全距离，称为内部安全距离。危险品生产区、总仓库区、销毁场等与该区域外的村庄、居民建筑、工厂住宅、城镇、运输线路、输电线路等必须保持足够的安全防护距离，称为外部安全距离。 安全距离的数值查阅有关设计安全规范就可找到。 5.工艺布置 (1)、在生产工艺方面应尽量采用新技术、机械化、自动化、连续化、遥控化、做到人机隔离、远距离操作。 (2)、在生产工艺流程中，需区分开危险生产工序与非危险生产工

水下爆炸特征分析

水下爆炸特征分析 6.4.1水下爆炸试验特征分析 6.4.1.1水下爆炸试验背景 水下爆炸试验工程是指以确保完成水下爆炸试验任务为根本目的，为发展水下爆炸试验技术、具备水下爆炸试验能力而进行的科学技术研究活动。水下爆炸试验工程不能等同于实船爆炸试验任务。实船爆炸试验是水下爆炸试验工程的中心内容，也是检验水下爆炸工程的唯一标准，而水下爆炸工程既包含了实船爆炸试验，也包含了与实船爆炸试验相关的其他许多科学技术活动。水下爆炸试验工程是研究为达到不同试验目的的最佳试验方式，研究冲击响应测量的理论、技术和方法，研究兵器和舰艇在水下爆炸作用下的仿真与评估理论、技术和方法，研究涉及多单位、多学科且周期长、耗资大的试验工程理论、方法和技术。 6.4.1.2水下爆炸试验工程系统 水下爆炸试验工程是一项系统工程，它包含了许多子系统，这些子系统间既相互联系又相互制约。为了从总体上把握系统间互相联系、互相制约的要素及变化，首先应该研究该系统的结构和相互关系，充分利用和挖掘系统潜力，才能更好地完成水下爆炸试验。

6.4.1.2.1统结构及其相互关系 水下爆炸试验工程系统是一个集中控制的多层次结构，如下图所示。每个子系统又由若于更低层次的子系统组成，以此类推。一个子系统的功能是由其所属的下级子系统的功能共同实现的。这里所说“共同实现"的关系，可能是互相独立的“并联" 关系，也可能是互相依赖的“串联"关系。例如舰船冲击响应测量包括加速度测量、应变测量、速度测量等子系统，各子系统是“并联"关系，而组成每一参数测量子系统的传感器、信号调理模块和数据处理模块则为串联关系。 图4-1 海上爆炸试验工程系统功能结构 6.4.1.2.2系统功能结构关系 水下爆炸试验工程系统功能结构见图4-1。它是一个集科学、技术、工程为一体的系统。所谓系统功能结构是从技术层次上分析研究进行爆炸试验所必需的结构。从功能上说每个子系统至少完成一个确定的技术目标。由于每次爆炸试验的目的、规模、要求、试验方式各不相同，各级子系统与其所属下级子系统所需的

基于ABAQUS软件的舰船水下爆炸研究

万方数据

?３８?哈尔滨工程大学学报第２７卷 限元动力分析软件（例如ＡＢＡＱＵＳ、ＬＳ—ＤＹＮＡ、ＭｓＣ／ＤＹＴ础Ｎ等），这使得有限元仿真成为计算舰船冲击响应的切实可行的办法．ＬＳ—ＤＹＮＡ和ＤＹＴ砘气Ｎ在分析舰船水下爆炸过程中均采用√蛆点算法，而ＡＢＡＱＵＳ采用声固耦合方法．ｍ正算法用状态方程描述流体和炸药，通过欧拉单元计算冲击波的传播过程；而声固耦合算法采用一种声学介质来描述流体，冲击波在声学单元中传播．国内用ＡＩ点算法研究水下爆炸的文献比较多［１ｑＪ，文中采用声固耦合方法模拟舰船水下爆炸． １水下爆炸特点 首先简单的介绍一下水下爆炸气泡的形成，水下爆炸一般呈现２个阶段，冲击波阶段和气泡脉动阶段［４］．在冲击波阶段，冲击波波头具有突跃的特点，幅值迅速达到最大，突越后紧接着近似于按指数规律衰减，衰减持续时间不超过数毫秒；当冲击波过后，水下爆炸进入气泡脉动阶段，爆炸的气体生成物（气泡）由于惯性的作用，以逐渐衰减的速度继续膨胀，气泡内压力不断减少直到小于环境压力．当气泡半径达到最大时，此时气泡内部压力最小，气泡开始收缩．由于此时环境比气泡内部压力大得多，气泡半径迅速缩至最小，随后气泡又开始膨胀，向外流场辐射二次压力波．在气泡半径第二次达到最大时，气泡又开始收缩．同样的膨胀收缩重复好几次．在气泡脉动期间，由于浮力的作用下气泡不断往上升，当气泡到达自由表面时气泡破灭，形成水冢．在冲击波阶段，水下爆炸容易造成舰船结构局部板的严重破损；在气泡脉动阶段，水下爆炸容易使船体产生振荡，从而造成严重的总体结构破损．并且，气泡脉动的周期、最大半径与药包的爆心和装药量有一定的关系． ２爆炸载荷作用下舰船的总体响应文中以某Ｉ型水面舰船为例分析舰船在爆炸载荷（包括冲击波载荷和气泡脉动载荷）作用下舰船的响应．计算的坐标系统为：原点为中纵剖面、中横剖面和基线的交点，ｚ轴正向指向船首方向，Ｙ轴正向指向左舷方向，ｚ轴正向为铅直向上，其有限元模型如图１所示． 鉴于仿真计算的实船模型节点个数达到了数十万个，要想将气泡作用的响应现象计算出来，至少在时间步上设置为１Ｓ，这样的计算量是极其巨大的，在目前的硬件条件下难以实现．于是将船体简化为一个箱形梁，内部设３层甲板，３个纵壁，３个横壁，通过调节各板厚，根据结构动力学相似原理，使得该箱形梁一阶垂向总振动频率与实船保持一致，均为１．１ＦＩｚ．所建立的箱型梁有限元模型如图２所示． 图１Ｉ型舰实船有限元模型 Ｆｉｇ．１Ｍｅｓｈｉｎｇｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｏｆ１ｗａｒｓｈｉｐ 图２箱型梁有限兀模型 Ｆｉｇ．２Ｍｅｓｈｉｎｇｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｉｍｐｌｅｍｏｄｅｌｏｆ１ｗａｒｓｈｉｐ ２．１水下爆炸威力与气泡脉动频率之间的关系众所周知，当激励力频率与结构的固有频率接近时，就会引起结构共振，此时结构的破坏最为严重．通过公式Ｔ：２．１１罢芸ｂ３（ｗ为药包的装药量，ｋｇ；Ｚ。为药包与自由液面的垂直距离）可以估算出炸药爆炸后形成的气泡脉动周期．为了研究不同药包在不同水深爆炸时形成气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响，假设一系列工况，药包均设置在船体的中下方，以考核该舰中横剖面的应力变化．定义： 口＝了Ｊ０，（１１ Ｊ１ 卢＝丁．Ｄ１，（２） ∑ｓｉ ｓｍ２｝?（３）式中：＾为气泡脉动压力的频率，＾舰船一阶垂向 固有频率，ｓ，为仅冲击波载荷作用下舰船中横剖面 　万方数据

水下爆炸冲击波的传播特性试验研究

水下爆炸冲击波的传播特性试验研究 水下爆炸对构筑物的破坏主要表现为冲击波和气泡脉动效应。一般而言,气泡脉动通常起附加破坏作用,而冲击波起决定性作用。水下爆炸冲击波的传播规律及其动力效应是水利水电工程、航运工程和爆破工程等领域关注的一个重要问题,直接关系到水下设施的安全和容器状构筑物爆破拆除参数的合理选取,因而具有重要的工程价值和理论意义。本文以水下爆炸冲击波效应为研究契机,在有限的钢板水箱水域内开展了水冲击波试验研究。 首先,通过现场试爆及其现象分析,得出了药包布置原则；其次,利用高速摄影技术再现了水下爆炸冲击波波阵面的动态传播过程,并得出波阵面传播速度及其传播规律；根据水冲击波波阵面传播速度,得出不同距离处的峰值压力,并对水冲击波峰值压力、传播距离及药量关系进行分析,从而得出了小药量水下爆炸冲击波压力计算经验公式。最后,选取水压爆破拆除工程实例,对试验结果进行验证,说明了药包布置原则的合理性、实用性。主要得出以下结论：(1)利用高速摄影技术来观测水下爆炸冲击波的传播过程及测试其峰值压力是切实可行的；(2)试验条件一定,水下爆炸冲击波波阵面传播速度从零急剧上升到某一值,随后以波动形式迅速衰减,最终趋向于某一稳定值；(3)相同试验条件下,药量越大,水冲击波波阵面传播速度上升及衰减越快,且二次波峰值压力越大：(4)根据冲击波波阵面水动力学量之间的关系,得出水下爆炸冲击波波阵面传播速度所对应的峰值压力,并对其峰值压力、传播距离及药量进行分析,从而得出了小药量水下爆炸冲击波峰值压力计算经验公式,即当比例半径r/r0>5.649 时,Pm=105.472(Q1/3/R)1.65；(5)在水压爆破工程中,对于开口式容器状构筑物,为提高炸药能量利用率,降低其能量损耗,则要求药包的入水深度h至少要大于容器内壁到爆心的距离R,即h>R；(6)药包布置位置要尽可能使冲击波波阵面同一时刻达到容器状构筑物侧壁,使容器状构筑物受力均匀为原则；(7)为减少自由水面卸载所造成的能量损失,条件适合时可在开口式容器状构筑物中注满水并对顶部做封闭措施。

流体力学简答题

第一章 1.在连续介质的概念中，何为质点？ 流体质点是指体积小的可以看作一个几何点，但它又包含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 2.什么是理想流体？正压流体？ 当流体物质的粘度较小，同时期内部运动的相对速度也不大，所产生的粘性应力比起其他类型的力来说可以忽略不计时，可把流体近似看作是无粘性的，这样无粘性的流体称为理想流体。内部任一点的压力只是密度的函数的流体，称为正压流体。 3.什么是不可压缩流体？ 流体的体积或密度的相对变化量很小时，一般可以看成是不可压缩的，这种流体就被称为不可压缩流体。 4.什么是定常场；均匀场。 如果一个场不随空间的变化而变化，即场中不显含空间坐标变量r ，则这个场就被称为均匀场。如果一个场不随时间的变化而变化，则这个场就被称为定常场。 5.简述迹线的定义并用张量下标的形式标的。 迹线时流体质点在空间运动过程中描绘出来的曲线。张量下表形式为()t x u dx i i ,dt i = 6.概述流线的定义及与迹线的不同。 流线是流场中的一条曲线，曲线上每一点的速度矢量方向和曲线在该点的切线方向相同。 与迹线的不同，流线在同一时刻和不同流体质点的速度矢量相切。 7.脉线的定义，在定常流动与非定常流动中迹线、流线、脉线分别怎样。 脉线是把相继经过流场中同一空间点的流体质点在某瞬时顺序连接起来得到的一条线。在非定常流动中，迹线、流线、脉线一般来说是不相重合的。但在定常流动中迹线、流线、脉线三线合而为一。 8.叙述有旋流动和无旋流动的定义，依据什么划分的。 若在整个流场中处处0=? ?μ，则称此流动为无旋流动，否则称有旋流动。划分依据为 涡量是否为零。

爆炸冲击波的破坏作用和防护措施正式样本

文件编号：TP-AR-L3213 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 爆炸冲击波的破坏作用 和防护措施正式样本

爆炸冲击波的破坏作用和防护措施 正式样本 使用注意：该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1）爆炸冲击波的破坏作用 爆炸所产生的空气冲击波的初始压力(波面压 力)、可达100 MPa，其峰值达到一定值时，对建 (构)、筑物及各种有生力量(动物等)、构成一定程度 的破坏或损伤。 2）防护措施 (1)、生产、贮存爆炸物品的工厂、仓库的厂址 应建立在远离城市的独立地带，禁止设立在城市市区 和其他居民聚集的地方及风景名胜区。厂库建筑与周 围的水利设施、交通枢纽、桥梁、隧道、高压输电线

路、通讯线路、输油管道等重要设施的安全距离，必须符合国家有关安全规定。 (2)、生产爆炸物品的工厂在总体规划和设计时，应严格按照生产性质及功能划分各分区，并使各分区与外部目标、各区之间保持必要的外部距离。 3.工厂平面布置 (1)、主厂区内应根据工艺流程、安全距离和各小区的特点，在选定的区域范围内，充分利用有利、安全的自然地形加以区划。 (2)、总仓库区应远离工厂住宅区和城市等目标，有条件时最好布置在单独的山沟或其他有利地形处。 (3)、销毁厂应选择在有利的自然地形，如山沟、丘陵、河滩等地，在满足安全距离的条件下，确定销毁场地和有关建筑的位置。

爆破冲击波的控制与防护(正式版)

文件编号：TP-AR-L6348 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 爆破冲击波的控制与防 护(正式版)

爆破冲击波的控制与防护(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1)尽量避免采用裸露药包爆破或导爆索露天爆破，必须采用时，要覆盖砂土； 2)控制一次起爆炸药量,从“空间”（分散布药）和“时间”（分段起爆）两个方面，将爆区总药量均匀分布到各个爆破部位，使爆炸能量最大限度地有效利用，将耗于爆炸冲击波的无效能量减至最小限度。 3)选取合理的最小抵抗线方向和大小，优化爆破参数，改进装药结构（如采用空气间隔分段装药、垫层装药和不耦合装药等），确保填塞高度和质量等，使每个药包的爆炸能量都得到充分利用。

4)精心施工，抓住地形测量、地质勘查、竣工检查和爆破施工等四个环节，确保设计要求。 5）不在清晨、傍晚或露天等有利于空气冲击波传播的气象条件下实施爆破。 6）巷道中空气冲击波可采用“挡”的措施消弱其强度。例如在爆区附近垒砖墙、垒沙袋、砌石墙等构筑阻波墙。有些国家曾采用高强度的人造薄膜制成水包代替阻波墙。充满水的水包与巷道四周紧密接触，当冲击波来到时水包压力增大,即将其转移到巷道的两帮，增加了抗冲击波的能力。水力阻波墙造价低，制作快，防冲击波效果好，一般可减弱冲击波3/4以上，并能降低爆尘和有害气体。 7）水下爆破时，降低水下爆炸冲击波强度的有效措施是采用气泡帷幕防护技术。就是在爆源与保护对象之间的水底设置一套气泡发射装置。一般采用钢

流体力学简答题

第一章 1、在连续介质的概念中,何为质点？ 流体质点就是指体积小的可以瞧作一个几何点,但它又包含有大量的分子,且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 2、什么就是理想流体？正压流体？ 当流体物质的粘度较小,同时期内部运动的相对速度也不大,所产生的粘性应力比起其她类型的力来说可以忽略不计时,可把流体近似瞧作就是无粘性的,这样无粘性的流体称为理想流体。内部任一点的压力只就是密度的函数的流体,称为正压流体。 3、什么就是不可压缩流体？ 流体的体积或密度的相对变化量很小时,一般可以瞧成就是不可压缩的,这种流体就被称为不可压缩流体。 4、什么就是定常场;均匀场。 如果一个场不随空间的变化而变化,即场中不显含空间坐标变量r,则这个场就被称为均匀场。如果一个场不随时间的变化而变化,则这个场就被称为定常场。 5、简述迹线的定义并用张量下标的形式标的。 迹线时流体质点在空间运动过程中描绘出来的曲线。张量下表形式为()t x u dx i i ,dt i = 6、概述流线的定义及与迹线的不同。 流线就是流场中的一条曲线,曲线上每一点的速度矢量方向与曲线在该点的切线方向相同。 与迹线的不同,流线在同一时刻与不同流体质点的速度矢量相切。 7、脉线的定义,在定常流动与非定常流动中迹线、流线、脉线分别怎样。 脉线就是把相继经过流场中同一空间点的流体质点在某瞬时顺序连接起来得到的一条线。在非定常流动中,迹线、流线、脉线一般来说就是不相重合的。但在定常流动中迹线、流线、脉线三线合而为一。 8、叙述有旋流动与无旋流动的定义,依据什么划分的。 若在整个流场中处处0=? ?μ,则称此流动为无旋流动,否则称有旋流动。划分依据为涡 量就是否为零。

蒸气云爆炸冲击波uvce

L P G罐区定量模拟评价 模拟事故及条件 液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。LPG 罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。BLEVE 发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。 恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。 蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价 TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。冲击波超压破坏准则见表1： 表1冲击波超压破坏、伤害准则 1发生蒸气云爆炸（UVCE）的LPG的TNT当量W TNT 及爆炸总能量E： LPG的TNT当量：W TNT =αW LPG Q/Q TNT （1） α为LPG蒸气云当量系数（统计平均值为0.04）； W LPG 为蒸气云中LPG质量（在此模拟400 m3储罐，折合约240t）；Q为LPG燃烧热，46.5MJ/kg；

Q TNT 为TNT爆炸热5.066MJ/kg； 由式（1）可求得LPG的TNT当量：W TNT =88.1t； 2爆炸冲击波正相最大超压ΔP： LPG的爆炸冲击波正相最大超压： （1） 式中，—对比距离。 △P—为冲击波的正相最大超压（kPa）; R—为距UVCE中心距离（m）； W—为TNT质量或TNT当量（kg）。 图1冲击波的正相最大超压-距UVCE中心距离对数曲线由表1和图1可得出以下结果（表2）： 表2冲击波超压破坏、伤害距离 超压/kPa 距UVCE中 心距离m 建筑物破坏程 度 超压/kPa 距UVCE中 心距离m 人伤害程度 5.88-9.81 797-491 受压面玻璃大部分 破碎 20-30 261-201 轻微伤害 20.7-27.6 263-216 油储罐破裂30-50 201-154 中等损伤68.65-98.07 132-114 砖墙倒塌50-100 154-113 严重损伤196.1-294.2 88-77 大型钢架结构破坏>100 <113 大部分死亡 沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）定量模拟评价 BLEVE是在LPG储罐暴露于火源时发生的，是由储罐区发生的小型火灾引发的。BLEVE 的基本特点：容器损坏；超热液体的蒸气突然燃烧；蒸气燃烧并形成火球。 BLEVE发生后的最主要危害是产生火球强热辐射，火球当量半径R可由下式计算：R=2.9W1/3（） 火球持续时间t可由下式计算： t=0.45W1/3（） W：发生BLEVE的LPG质量，单位kg 模拟1000 m3储罐发生BLEVE，其火球当量半径R=244m，持续时间t=38s。 定量模拟评价总结

水下爆破知识总结

水下爆破 一、专有名词基本概念 （1）爆炸：广义地讲，爆炸是指一物质系统在发生迅速的物理和化学变化时，系统本身的能量借助于气体的急剧膨胀而转化为对周围介质做机械功，同时伴随有剧烈的放热、发光和声响等效应。广义的爆炸过程包括爆轰和爆燃。爆炸是一种常见的现象，分析各种爆炸现象，大致可以将其归纳为三大类。 ①物理爆炸：仅仅是物质形态发生变化，而化学成份和性质没有改变的爆 炸现象，称为物理爆炸。最常见有自行车轮胎爆炸、锅炉爆炸等现象。 ②化学爆炸：由物质化学结构发生急剧变化而引起的爆炸现象，称为化学 爆炸。炸药的爆炸就是属于化学爆炸现象。在工程爆破中，广泛应用的 是化学爆炸，而且主要是利用其破坏作用。 ③核子爆炸：由于核裂变，或核聚变反应放出巨大的能量，使裂变或聚变 产物形成高温高压的蒸汽而迅速膨胀作功，造成巨大的破坏作用。这种 由核裂变或核聚变释放出巨大的能量所引起的爆炸现象，称为核爆炸。 （2）爆轰：物质的势能或内能在极短的时间内转变成冲击波能、热辐射能、光能和声能，并在爆炸中心形成高温、高压、高能量密度气体产物区，且气体产物迅速膨胀，能对周围介质和物体产生剧烈的破坏作用的现象。 （3）爆破：利用炸药爆炸时所产生的冲击波及气体膨胀力来破坏物体，以破坏的形式达到新的建设目的一种方式。 （4）炸药：一种能把它所集中的能量在外部激发能作用下能瞬间释放出来的物质。炸药的能量，主要是由其中所含的碳、氢等可燃物与助燃物质氧相化合而产生的。为了产生集中能，炸药的状态必须是液体或固体。 （5）火药：也称低级炸药，只发生燃烧，而不发生爆轰（可以简单称为爆炸）。 （6）猛炸药：也称高级炸药，这类炸药具有相当大的稳定性。也就是说，它们比较钝感，需要有较大的能量才能引起爆炸。常用的有梯恩梯、黑索金、太安及其它军用混合炸药。乳化炸药属于民用猛炸药。 （7）冲击波：是指在介质中以比音速还要快的速度传播的波。冲击波在气体、液体、固体中都存在。冲击波通常是纵波（疏密波）。炸药爆炸时产生冲击波。

水下爆炸冲击波的数值模拟研究

!第"#卷!第"期爆炸与冲击$%&’"#，(%’"! !"))#年*月+,-./01/(2(304/5672$+089:;<，"))#! 文章编号：=))=>=#??（"))#）)">)=@">)A 水下爆炸冲击波的数值模拟研究! 张振华，朱!锡，白雪飞 （海军工程大学船舶与海洋工程系，湖北武汉#*))**） !!摘要：应用商业有限元程序805’3BCD2(数值模拟了球形药包在无限水域中爆炸产生的冲击波。通过 和经验公式计算结果的比较，证明采用合理的计算参数和有限元模型能够较好地模拟水下爆炸冲击波的传 播过程。通过调整水的状态方程参数，达到了提升冲击波峰值应力的效果，从而有效地降低了单元数量和计 算时间。 !!关键词：爆炸力学；水下爆炸；数值模拟；冲击波；805’3BCD2( !!中图分类号：/*@"’=；EFA#’A)*!!!国标学科代码：=*)?*?")!!!文献标志码：2 !"引"言 !!对水下爆炸冲击波的研究一直是舰船抗爆防护的重点，然而由于其复杂性，该领域一直主要以实验研究为主［=G#］。近年来随着计算机技术和计算理论的快速发展，使得人们可以通过数值模拟的方法对水下爆炸的各种现象进行预报。世界上相继开发了一些大型商业有限元程序（如(20CD2(、231(2、3B(2*3、2062、3BCD2(等），其中不少程序，尤其是805’3BCD2(取得了较为广泛的应用。该软件具有流体>结构相互作用的不同的描述方式，流体可以用+H&I:J9K单元描述，固体则采用.9L:9KLI单元模拟。美国、日本和意大利都曾考核了计算软件模拟水下爆炸的可行性，认为805’3BCD2(是一种合适的计算分析软件［?］。可见805’3BCD2(代表了当今世界上比较先进的爆炸力学计算程序，同时可以利用商业有限元程序强大的前后处理功能，有可能真实地再现水下爆炸冲击波产生和传播的过程。!!水中爆炸冲击波的数值模拟是进一步研究结构在水下爆炸载荷作用下动态响应的基础。在本文中，探讨了采用805’3BCD2(进行水中爆炸冲击波数值模拟的相关问题，计算结果表明，采用合适的计算参数和有限元模型，能够较好地模拟水中爆炸冲击波的各状态参量。同时研究了网格密度和药包大小对计算结果的影响。最后通过调整计算参数提升冲击波峰值压力，大大减少了水单元数量和计算所需时间，同时分析了这种方法的利弊。 #"水下爆炸冲击波的数值模拟 #$!"欧拉求解器简介 !!805’3BCD2(中包含拉格朗日求解器和欧拉求解器，其中欧拉求解器主要用于流体流动问题的分析以及固体材料发生很大变形的情况。当采用欧拉方法时，节点固定在空间中，由相关节点连接而成的单元仅仅是空间的划分，分析对象的材料在网格中流动，材料的质量、动量和能量从一个单元流向另一个单元。因而对于水中爆炸现象，采用欧拉方法求解要合适一些。805’3BCD2(中的欧拉求解器在空间上的离散采用控制容积法，在时间域上的离散采用显式积分法。采用显式积分法的优点是不需要作矩阵分解，稳定性与积分的时间步长无关。但是对于显式积分法，要保持计算的稳定，积分步长必须小于网格的最小固有周期，即时间步长必须小于应力波跨越网格中最小元素的时间。3BCD2(程 !收稿日期："))*>)?>"F；修回日期："))*>==>"@ !!!作者简介：张振华（=MAF—!），男，博士研究生，讲师。 万方数据

蒸气云爆炸冲击波uvce

LPG罐区定量模拟评价 模拟事故及条件 液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。LPG 罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。BLEVE发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。 恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。 蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价 TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。冲击波超压破坏准则见表1： 表1 冲击波超压破坏、伤害准则 1 发生蒸气云爆炸（UVCE）的LPG的TNT当量W TNT及爆炸总能量E：

LPG的TNT当量：W TNT=αW LPG Q/Q TNT （1） α为LPG蒸气云当量系数（统计平均值为0.04）； W LPG为蒸气云中LPG质量（在此模拟400 m3储罐，折合约240t）；Q为LPG燃烧热，46.5MJ/kg； Q TNT为TNT爆炸热5.066 MJ/kg； 由式（1）可求得LPG的TNT当量：W TNT=88.1t； 2爆炸冲击波正相最大超压ΔP： LPG的爆炸冲击波正相最大超压： （1） 式中，—对比距离。 △P—为冲击波的正相最大超压（kPa）; R—为距UVCE中心距离（m）； W—为TNT质量或TNT当量（kg）。

流体力学简答题

第一章 1.在连续介质的概念中，何为质点 流体质点是指体积小的可以看作一个几何点，但它又包含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 2.什么是理想流体正压流体 当流体物质的粘度较小，同时期内部运动的相对速度也不大，所产生的粘性应力比起其他类型的力来说可以忽略不计时，可把流体近似看作是无粘性的，这样无粘性的流体称为理想流体。内部任一点的压力只是密度的函数的流体，称为正压流体。 3.什么是不可压缩流体 流体的体积或密度的相对变化量很小时，一般可以看成是不可压缩的，这种流体就被称为不可压缩流体。 4.什么是定常场；均匀场。 如果一个场不随空间的变化而变化，即场中不显含空间坐标变量r ，则这个场就被称为均匀场。如果一个场不随时间的变化而变化，则这个场就被称为定常场。 5.简述迹线的定义并用张量下标的形式标的。 迹线时流体质点在空间运动过程中描绘出来的曲线。张量下表形式为()t x u dx i i ,dt i = 6.概述流线的定义及与迹线的不同。 流线是流场中的一条曲线，曲线上每一点的速度矢量方向和曲线在该点的切线方向相同。 与迹线的不同，流线在同一时刻和不同流体质点的速度矢量相切。 7.脉线的定义，在定常流动与非定常流动中迹线、流线、脉线分别怎样。 脉线是把相继经过流场中同一空间点的流体质点在某瞬时顺序连接起来得到的一条线。在非定常流动中，迹线、流线、脉线一般来说是不相重合的。但在定常流动中迹线、流线、脉线三线合而为一。 8.叙述有旋流动和无旋流动的定义，依据什么划分的。 若在整个流场中处处0=? ?μ，则称此流动为无旋流动，否则称有旋流动。划分依据为 涡量是否为零。

水下爆炸冲击问题的物质点法研究

水下爆炸冲击问题的物质点法研究 开展水下爆炸以及结构在水下爆炸载荷作用下的动力响应研究在军事国防 和民用建设领域均具有重要意义。水下爆炸及其结构的冲击响应研究是十分复杂的问题，它涉及爆轰物理学、冲击动力学、流固耦合、弹塑性动力学等诸多学科，对其进行理论分析和实验研究是一个巨大的挑战。近年来，随着计算机技术的不断提高以及各种数值方法的迅速发展，数值模拟已经成为水下爆炸问题研究领域中的重要研究手段。流场或结构的极大变形、运动物质交界面、多相介质耦合作用以及自由表面等特性存在于水下爆炸整个过程中，这使得采用传统基于网格的数值方法对水下爆炸问题进行研究成为一项非常困难的工作。 物质点法（Material Point Method, MPM）是一种新型的无网格粒子算法，它结合了基于物质描述的拉格朗日方法和基于空间描述的欧拉方法二者的优点，在处理大变形时不存在基于网格的数值方法出现的网格畸变问题，而且物质点法能方便的跟踪材料的变形历史以及实现对物质界面的精确描述，这些优点使物质点法在冲击动力学诸多领域中得到了广泛应用。本文在前人研究的基础上，进一步发展了物质点算法，并将物质点法扩展到水下爆炸冲击研究领域中。推导了物质点法控制方程的空间以及时间离散格式，给出了物质点法显式积分算法，编写了基于物质点法基本理论的计算程序。建立了高能炸药爆轰计算模型，采用物质点法数值模拟了高能炸药爆轰过程，计算得到的爆轰波主要表征参数与解析解和实验数据吻合较好，为下一步水下爆炸冲击问题研究奠定了基础。 针对水下爆炸冲击波在自由场中传播具有球面对称性质这一特点，本文提出了球对称形式的物质点法，为了验证所提方法的准确性，对球形炸药水下爆炸问题进行了数值计算，计算结果与实验数据以及经验公式计算结果吻合较好。在此基础上提出了基于物质点法的重映射算法，采用此方法可有效提高三维水下爆炸问题的求解效率。建立了二维水下爆炸计算模型，数值模拟了二维水下爆炸问题，数值计算结果与光滑粒子流体动力学方法（Smoothed ParticleHydronamics, SPH）计算结果以及经验公式计算结果进行了比较，结果吻合较好，物质点法与SPH 算法计算精度相当，但在物质交界面的处理上物质点法具有明显的优势。对近自由面水下爆炸一系列物理现象进行了数值模拟。 给出了物质点法多介质耦合求解过程，研究了自由表面对冲击波的切断现象，

09流体力学习题1及参考答案

09流体力学习题1及参考答案 一、单项选择题（共15分， 每小题１分） 1、下列各力中，属于质量力的是（ ）。 A ．离心力 B ．摩擦力 C ．压力 D ．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A ．粘性是实际流体的固有属性 B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C ．流体粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 D ．动力粘度与密度之比称为运动粘度 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成，当地加速度反映（ ）。 A ．流体的压缩性 B ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 C ．流体速度场的不稳定性 D ．流体速度场的不均匀性 4、重力场中流体的平衡微分方程为（ ）。 A ． gdz dp -= B ．gdz dp ρ= C ．dz dp ρ-= D ．gdz dp ρ-= 5、无旋流动是指（ ）的流动。 A ．速度环量为零 B ．迹线是直线 C ．流线是直线 D ．速度环量不为零 6、压强的量纲 []p 是（ ）。 A . []2-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML D . []1-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为 则流动不属于（ ）。 A ．非均匀流 B ．非稳定流动 C ．稳定流动 D ．三维流动 8、动量方程 的适用条件是( ) 。 0 ),,() ,(?????===w t z x f z y f u υin out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑

A．仅适用于理想流体作定常流动 B．仅适用于粘性流体作定常流动 C．适用于理想流体与粘性流体作定常或非定常流动 D．适用于理想流体与粘性流体作定常流动 9、在重力场中作稳定流动的系统，沿流动方向总水头线维持水平的条件是( ) 。A．管道是水平放置的B．流体为不可压缩流体 C．管道是等径管D．流体为不可压缩理想流体 10、并联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．不相等B．之和为总能量损失C．相等D．不确定 11、边界层的基本特征之一是（）。 A．边界层内流体的流动为层流B．与物体的特征长度相比，边界层的厚度很小C．边界层厚度沿流动方向逐渐减薄D．边界层内流体的流动为湍流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A．平行流的等势线与流线相互平行B．涡流的径向速度为零 C．无旋流动也称为有势流动D．点源的圆周速度为零 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：( )。 A．以涡束诱导出的平面流动，称为涡流B．点涡是涡流 C．涡流的流线是许多同心圆D．在涡流区域速度与半径成正比 14、超音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大B．不变C．不确定D．逐渐减小 15、为提高离心泵的允许安装高度，以下哪种措施是不当的？（） A．提高流体的温度B．增大离心泵吸入管的管径 C．缩短离心泵吸入管的管径D．减少离心泵吸入管路上的管件 参考答案：1.A 2.B 3.C 4.D 5.A 6.B 7.C 8.D 9.D 10.C 11.B 12.A 13.D 14.D 15.A

爆炸冲击波的破坏作用和防护措施

编号：SM-ZD-12847 爆炸冲击波的破坏作用和 防护措施 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改

爆炸冲击波的破坏作用和防护措施 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 1）爆炸冲击波的破坏作用 爆炸所产生的空气冲击波的初始压力(波面压力)、可达100 MPa，其峰值达到一定值时，对建(构)、筑物及各种有生力量(动物等)、构成一定程度的破坏或损伤。 2）防护措施 (1)、生产、贮存爆炸物品的工厂、仓库的厂址应建立在远离城市的独立地带，禁止设立在城市市区和其他居民聚集的地方及风景名胜区。厂库建筑与周围的水利设施、交通枢纽、桥梁、隧道、高压输电线路、通讯线路、输油管道等重要设施的安全距离，必须符合国家有关安全规定。 (2)、生产爆炸物品的工厂在总体规划和设计时，应严格按照生产性质及功能划分各分区，并使各分区与外部目标、各区之间保持必要的外部距离。 3.工厂平面布置

(完整版)流体力学部分测验题答案

一、单项选择题 1、流体运动粘度ν的国际单位为（ C ）。 A ．m Pa ? B ．m N ? C ．s m /2 D ．s Pa ? 2、理想流体指的是（ C ）。 A ．膨胀性为零的流体 B ．压缩性为零的流体 C ．粘度为零的流体 D ．体积弹性模量为零的流体 3、温度增加，气体粘度（ A ）。 A ．增加 B ．减小 C ．不变 D ．可能增加也可能减小 4、下列流体哪个属牛顿型流体？ ( D ) A. 牙膏 B.纸浆 C.油漆 D. 汽油 5、表面力是指作用在（ B ）的力。 A ．流体内部每一个质点上 B ．流体体积表面上 C ．理想流体液面上 D ．粘性流体体积上 6、下列各种力中属于质量力的是（ C ）。 A ．压力 B ．表面张力 C ．重力 D ．摩擦力 7、在平衡液体中，质量力恒与等压面（ C ）。 A ．平行 B ．重合 C ．正交 D ．相交 8、密度均匀的连续静止流体的等压面为（ D ）。 A ．斜平面 B ．抛物面 C ．垂直面 D ．水平面 9、相对压强的起量点为（ A ）。 A ．当地大气压 B ．标准大气压 C ．液面压强 D ．绝对压强 10、重力场中流体的平衡微分方程为（ D ）。 A ．gdz dp -= B ．gdz dp ρ= C ．dz dp ρ-= D ．gdz dp ρ-= 11、静止液体中同一点各方向的压强 （ A ） A ．数值相等 B ．数值不等 C ．仅水平方向数值相等 D ．垂直方向数值最大 12、用欧拉法研究流体运动时，流体质点的加速度=a （ A ）。 A ．V V t V )(??+?? B ．t V ?? C ．V V )(?? D ．22dt r d 13、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成，当地加速度反映（ C ）。 A ．流体的压缩性 B ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 C ．流体速度场的不稳定性 D ．流体速度场的不均匀性 14、已知不可压缩流体的流速场为 则流动属于（ B ）。 A ．二维稳定流动 B ．非稳定流动 C ．稳定流动 D ．三维流动 15、流管是在流场里的假想管状表面，流体流动应是（ D ） ),( ),() ,(?????===t y f w t x f y x f u υ