清华大学学报(自然科学版)

作者：宋舆涵, 陈祥峰, 杨昕宇, 刘小勇, 付明, 李亚运

单位：1. 中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室, 合肥 230026,2. 清华大学 合肥公共安全研究院, 灾害环境人员安全安徽省重点实验室, 合肥 230601,3. 清华大学 安全科学学院, 北京 100084,4. 交通运输部水运科学研究院 安全与应急技术研究中心, 北京 100088

关键词：爆炸激波管,爆破片破裂,氢氧爆轰,激波强度

基金：国家重点研发计划(2022YFC3006102),国家重点研发计划(2022YFC3080900)

为研究爆炸激波管内爆破片非理想破裂机制及其对管道内激波传播特性的影响, 在13 m长的爆炸激波管内进行了不同爆炸强度条件下的爆破片破裂实验。采用高速应变和动压采集法获得了爆破片不同开口率对应的破裂时间及压力峰值, 并使用高速摄像和纹影法观测了不同开口率的爆破片破裂对下游激波传播的影响。高速应变及超压实验结果表明, 爆破片的破裂过程经历了裂尖形成期、花瓣演化期和塑性完成期3个不同阶段。裂尖形成期主导了驱动段内压力变化速率的变化, 而花瓣演化期和塑性完成期则决定了激波管其余位置的超压峰值。通过激波流动理论分析, 提出了爆破片不同开口率对应的下游管道Mach数差值的半经验模型。结合入射激波衰减率阐明了实验段内入射激波衰减过程, 并构建了量化激波传播模型。结合刚体定轴偏转理论, 基于Drewry模型, 建立了适用于瞬时爆炸载荷下爆破片破裂角度的高精度预测模型, 模型预测误差率从32.59%下降到6.31%。该研究为揭示爆破片非理想破裂效应下管道内流场的演化规律提供了实验与理论依据, 有助于提高爆炸激波管等爆炸模拟装置的安全性和可靠性。

来源：2025年第1期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看清华大学学报(自然科学版)杂志2025年第1期