一种准二维柱面爆炸波加载装置的设计与验证

• 作者: 刘澜 薛琨 史晓亮 李建平
• 来源期刊: 气体物理
• 学科: 物理学
• 关键词: 冲击波加载 准二维 爆轰管 Hele-Shaw Cell 波形可调
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 激波与复杂流动专题|Issue on Shock Waves and Complex Flows
• 页码范围: 40-48
• 页数: 9页
• 分类号: O382
• 语种: 中文
• DOI: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0887

摘要

基于竖直爆轰管和径向Hele-Shaw Cell,设计并搭建了一套准二维柱面爆炸波加载装置,可以实现对Hele-Shaw Cell内部材料界面的径向冲击加载.竖直爆轰管内部的预混气体在底部点燃后,形成向上传播的冲击波,冲击波冲破爆轰管开口与Hele-Shaw Cell底板开孔之间的隔膜后,被Hele-Shaw Cell的顶板阻碍,形成在Hele-Shaw Cell内部径向传播的发散柱面波.通过同步的高速摄影和压力测试系统,可以获得Hele-Shaw Cell内部燃爆产物气体的膨胀过程,同时将膨胀过程与Hele-Shaw Cell内部冲击压力演化过程相耦合.实验发现Hele-Shaw Cell内部的柱面冲击波具有良好的可重复性和环向压力均匀性.对燃爆过程和Hele-Shaw Cell内部的柱面波传播过程进行了CFD数值模拟,当预混气体初始压力在100～250 kPa范围内时,可获得超压峰值在400～3000 kPa,冲量在50～180 Pa·s,Ma为2.8～4.4的柱面波,通过函数拟合得到了超压随径向传播距离呈幂函数衰减的规律,揭示了爆轰管内的燃爆过程对Hele-Shaw Cell内部超压和冲量分布的影响.研究发现,通过调节燃爆过程和预混气初始条件可以实现对Hele-Shaw Cell内部冲击波加载参数的调控.