一维平面彭托利特装药中心起爆的爆轰状态定量预报方法与流程

本申请涉及爆轰，尤其是一维平面彭托利特装药中心起爆的爆轰状态定量预报方法。

背景技术：

1、爆炸现象在军用和民用领域具有广泛的应用，装填有炸药的药包无论是在水中爆炸还是空中爆炸，其化学反应过程都包含了火焰、爆燃、爆轰等复杂现象，爆轰过程主要包括起爆和传播两个基本阶段，炸药在受到外界作用后失去稳定性发生爆炸，这种由稳定状态到失去稳定状态的过程称为炸药的起爆过程，爆轰波的传播是由冲击波对炸药的冲击压缩引起的，当冲击波的强度超过一定数值时，就会引起冲击波阵面后爆炸物质的化学反应，而化学反应释放的能量又用来支撑冲击波的继续传播，从而形成了炸药的爆轰过程。

2、为了评估和预报爆炸毁伤效应，往往需要对爆轰状态进行预报。目前主要有两种方法：(1)引入复杂的爆轰计算模型，能够详细的预报从起爆点开始的爆轰化学反应过程，主要涉及到爆轰波的产生和传递过程。常见的爆轰计算模型有lee和tarver提出的"点火-生长"反应模型。利用爆轰计算模型能够实现对爆轰状态的定量精细化预报方法，计算精度高，由于能够描述爆轰波的产生、发展、传播过程，以及爆轰波与周围流场之间的耦合效应，所以能够应用在考虑爆炸的近场效应的场景中。但是现有的各种爆轰计算模型往往非常复杂，需要输入的参数较多，且要确定这些参数的具体取值也有一定的困难，计算复杂度和运算量较大，耗时较长。(2)另一种方法忽略炸药的具体爆轰过程，也即不考虑炸药爆轰的细节，将炸药对周围环境的影响简化为一团高温气体膨胀所产生的作用，这种方法认为炸药爆轰瞬时完成，爆轰产物气体成为一团高温、高密度、高压力的气体，从而构建了一种简化版的瞬时爆轰模型。这种方法相比于第一种方法可以简化计算过程，工程上易于实现，但是由于这种方法不考虑爆轰过程细节，因此只能用于考虑爆炸的远场效应的场景中进行定性工程估算，当需要考虑爆炸的近场效应或者需要定量高精度预报时，该方法就无法适用。由此可以看出，现有的两种常用的爆轰状态预报方法都有各自的缺陷，无法满足实际学术研究和工程应用场景中的需求。

技术实现思路

1、本申请针对上述问题及技术需求，提出了一种一维平面彭托利特装药中心起爆的爆轰状态定量预报方法，本申请的技术方案如下：

2、一种一维平面彭托利特装药中心起爆的爆轰状态定量预报方法，该爆轰状态定量预报方法包括：

3、根据彭托利特炸药的爆速d＝7360m/s确定一维平面彭托利特中心对称装药的药包在中心起爆后的任意时刻t的爆轰波阵面与起爆点之间的距离r0＝d×t；

4、根据距离r0＝d×t对计算域中任意位置q与起爆点之间的距离r进行归一化处理，得到位置q处的归一化间距

5、根据位置q处的归一化间距按照计算得到位置q处的归一化状态参数其中，参数a0、b0、b1、b2、b3、b4的取值根据一维平面彭托利特装药的爆轰特性拟合得到；

6、根据位置q处的归一化状态参数结合彭托利特炸药的cj状态量得到位置q处的状态参数预报结果。

7、其进一步的技术方案为，位置q处的归一化状态参数包括归一化密度位置q处的状态参数预报结果包括密度预报结果ρ(r)；爆轰状态定量预报方法还包括：

8、按照计算得到位置q处的归一化密度并按照得到位置q处的密度预报结果ρ(r)，ρcj是彭托利特炸药的密度cj状态量且ρcj＝2260kg/m3。

9、其进一步的技术方案为，位置q处的归一化状态参数包括归一化径向速度位置q处的状态参数预报结果包括径向速度预报结果u(r)；爆轰状态定量预报方法还包括：

10、按照计算得到位置q处的归一化径向速度并按照得到位置q处的密度预报结果u(r)，ucj是彭托利特炸药的径向速度cj状态量且ucj＝1980m/s。

11、其进一步的技术方案为，位置q处的归一化状态参数包括归一化压力位置q处的状态参数预报结果包括压力预报结果p(r)；爆轰状态定量预报方法还包括：

12、按照计算得到位置q处的归一化压力并按照得到位置q处的压力预报结果p(r)，pcj是彭托利特炸药的压力cj状态量且pcj＝24.4gpa。

13、其进一步的技术方案为，位置q处的归一化状态参数包括归一化单位质量内能位置q处的状态参数预报结果包括单位质量内能预报结果e(r)；爆轰状态定量预报方法还包括：

14、按照计算得到位置q处的归一化单位质量内能并按照得到位置q处的单位质量内能预报结果e(r)，ecj是彭托利特炸药的单位质量内能cj状态量且ecj＝8.8×106j/kg。

15、本申请的有益技术效果是：

16、本申请公开了一种一维平面彭托利特装药中心起爆的爆轰状态定量预报方法，该方法利用爆轰波阵面与起爆点之间的距离构造计算域中任意位置与起爆点之间的无量纲的归一化间距，然后利用根据一维平面彭托利特装药的爆轰特性直接拟合得到的归一化状态参数与归一化间距之间的函数关系，就能可以快速计算得到任意位置在任意时刻的归一化状态参数，进一步结合彭托利特炸药的cj状态量就能快速定量计算得到任意位置在任意时刻的状态参数预报结果，而无需再引入复杂的爆轰计算模型，因此计算复杂度和运算量都较小，预报速度较快。且定量预报的精度可以与爆轰计算模型的预报精度达到同等水平，因此本申请的方法可以用于远近场的定量高精度预报。

技术特征：

1.一种一维平面彭托利特装药中心起爆的爆轰状态定量预报方法，其特征在于，所述爆轰状态定量预报方法包括：

2.根据权利要求1所述的爆轰状态定量预报方法，其特征在于，位置q处的归一化状态参数包括归一化密度位置q处的状态参数预报结果包括密度预报结果ρ(r)；所述爆轰状态定量预报方法还包括：

3.根据权利要求1所述的爆轰状态定量预报方法，其特征在于，位置q处的归一化状态参数包括归一化径向速度位置q处的状态参数预报结果包括径向速度预报结果u(r)；所述爆轰状态定量预报方法还包括：

4.根据权利要求1所述的爆轰状态定量预报方法，其特征在于，位置q处的归一化状态参数包括归一化压力位置q处的状态参数预报结果包括压力预报结果p(r)；所述爆轰状态定量预报方法还包括：

5.根据权利要求1所述的爆轰状态定量预报方法，其特征在于，位置q处的归一化状态参数包括归一化单位质量内能位置q处的状态参数预报结果包括单位质量内能预报结果e(r)；所述爆轰状态定量预报方法还包括：

技术总结本申请公开了一种一维平面彭托利特装药中心起爆的爆轰状态定量预报方法，涉及爆轰技术领域，该方法利用爆轰波阵面与起爆点之间的距离构造计算域中任意位置与起爆点之间的无量纲的归一化间距，然后利用根据一维平面彭托利特装药的爆轰特性直接拟合得到的归一化状态参数与归一化间距之间的函数关系，就能可以快速计算得到任意位置在任意时刻的归一化状态参数，进一步结合彭托利特炸药的CJ状态量就能快速定量计算得到任意位置在任意时刻的状态参数预报结果，该方法计算复杂度和运算量都较小，预报速度较快且预报精度较高，可以用于远近场的快速定量高精度预报。技术研发人员：张显丕,余俊,汪俊,盛振新,张静受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心技术研发日：技术公布日：2024/11/4