关键词:
高速纹影
水耦合系数
偏心水耦合
孔壁压力
能量传递
AUTODYN
摘要:
为研究不同水耦合系数及耦合形式对爆破效果的影响,通过理论推导和高速纹影实验并结合AUTODYN数值模拟,分析爆轰流场演化过程,推导得到了水介质耦合爆破时同心与偏心2种耦合形式的炮孔孔壁压力;设计了不同水耦合系数和耦合形式下的5种药包,通过纹影实验并结合数值模拟得到了炸药内部的爆轰波动过程,对比分析5种情况下冲击波的压力变化、冲击波的传播及能量传递效率。结果表明:水耦合系数及耦合形式很大程度地影响了爆炸能量的传递效率,且存在最优不耦合系数,并不能一味地增大水不耦合系数。由于水耦合系数及耦合形式不同,冲击波传递到自由空气场中时蕴含的爆炸能量有所差别,进而影响峰值压力的大小。随着水耦合系数的增大炮孔孔壁压力先增大后减小,能量传递效率先减小后增大再减小;由于水介质的存在,水耦合装药爆破可以有效延长冲击波作用时间,提高能量传递效率;相比于同心水耦合装药形式,偏心水耦合装药存在明显的偏心应力场,可以显著提高耦合侧的孔壁峰值压力,减小能量的衰减效率,提高了能量利用率,耦合侧的爆破效果优于同心耦合时的爆破效果。研究成果对于水耦合装药爆破应用于边坡开挖、隧道周边爆破,改善爆破效果,具有一定的理论指导意义和参考价值。