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JWL状态方程参数对TNT炸药水下爆炸冲击波数值仿真影响规律

李浩 张玉柱 胡浩然 张煊 王进 罗忆

李浩, 张玉柱, 胡浩然, 等. JWL状态方程参数对TNT炸药水下爆炸冲击波数值仿真影响规律[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0023
引用本文: 李浩, 张玉柱, 胡浩然, 等. JWL状态方程参数对TNT炸药水下爆炸冲击波数值仿真影响规律[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0023
LI Hao, ZHANG Yuzhu, HU Haoran, ZHANG Xuan, WANG Jin, LUO Yi. Research on the Influence of JWL EOS Parameters of Explosives on Numerical Simulation of Underwater Explosion[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0023
Citation: LI Hao, ZHANG Yuzhu, HU Haoran, ZHANG Xuan, WANG Jin, LUO Yi. Research on the Influence of JWL EOS Parameters of Explosives on Numerical Simulation of Underwater Explosion[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0023

JWL状态方程参数对TNT炸药水下爆炸冲击波数值仿真影响规律

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0023
详细信息
  • 中图分类号: TJ630.2; U615.6

Research on the Influence of JWL EOS Parameters of Explosives on Numerical Simulation of Underwater Explosion

  • 摘要: 爆轰产物状态方程是计算爆炸力学的基本方程之一, 其参数的取值变化会对数值分析结果产生直接影响。文中研究聚焦于TNT炸药JWL状态方程参数对水下爆炸冲击波数值仿真的影响, 基于LS-DYNA有限元程序, 通过与经验公式对比构建精细的一维水下爆炸数值模型, 深入分析爆轰产物JWL状态方程各参数不同取值下爆炸冲击波压力衰减规律以及能量释放等关键过程的变化规律。结果显示, JWL状态方程参数对水下爆炸冲击波峰值压力、比冲量及比冲击波能等参数均有重要影响, 且在不同爆心距离上的影响不尽相同, 在峰值压力方面, 近场范围R1影响远大于其他参数, 而中远场范围则是E0影响最大, 且峰值压力越大衰减越快; 比冲量方面E0的改变影响最大, 且改变E0时比冲量计算值与参数大小成线性关系; 比冲击波能方面同样E0影响最大。研究结果可为水下爆炸数值仿真中JWL方程参数合理取值提供参考依据。

     

  • 图  1  一维球对称计算模型示意图

    Figure  1.  Schematic of 1D spherical symmetric numerical model

    图  2  不同网格尺寸下压力-距离曲线

    Figure  2.  Pressure-distance curves under different mesh sizes

    图  3  不同R/R0下归一化压力与网格尺寸关系

    Figure  3.  The relationship between normalized pressure and grid size under different R/R0

    图  4  数值模型与经验公式峰值压力对比图

    Figure  4.  Comparison of Peak Pressure between Numerical Model and Empirical Formula

    图  5  R/R0=30处压力时程曲线对比图

    Figure  5.  Comparison of pressure-time curves at R/R0 = 30

    图  6  不同A值下峰值压力-距离曲线

    Figure  6.  Peak pressure-distance curves under different values of A

    图  7  不同A值下压力时程曲线

    Figure  7.  Pressure-time curves under different values of A

    图  8  比冲量随A值变化曲线

    Figure  8.  Curves of specific impulse velocity with values of A

    图  9  不同B值下峰值压力-距离曲线

    Figure  9.  Peak pressure-distance curves under different values of B

    图  10  不同B值下压力时程曲线

    Figure  10.  Pressure-time curves under different values of B

    图  11  比冲量随B值变化曲线

    Figure  11.  Curves of specific impulse velocity with values of B

    图  12  不同R1值下峰值压力-距离曲线

    Figure  12.  Peak pressure-distance curves under different values of R1

    图  13  不同R1值下压力时程曲线

    Figure  13.  Pressure-time curves under different values of R1

    图  14  比冲量随R1值变化曲线

    Figure  14.  Curves of specific impulse velocity with values of R1

    图  15  不同R2值下峰值压力-距离曲线

    Figure  15.  Peak pressure-distance curves under different values of R2

    图  16  不同R2值下压力时程曲线

    Figure  16.  Pressure-time curves under different values of R2

    图  17  比冲量随R2值变化曲线

    Figure  17.  Curves of specific impulse velocity with values of R2

    图  18  不同ω值下峰值压力-距离曲线

    Figure  18.  Peak pressure-distance curves under different values of ω

    图  19  不同ω值下压力时程曲线

    Figure  19.  Pressure-time curves under different values of ω

    图  20  比冲量随ω值变化曲线

    Figure  20.  Curves of specific impulse velocity with values of ω

    图  21  不同E0值下峰值压力-距离曲线

    Figure  21.  Peak pressure-distance curves under different values of E0

    图  22  不同E0值下压力时程曲线

    Figure  22.  Pressure-time curves under different values of E0

    图  23  比冲量随E0值变化曲线

    Figure  23.  Curves of specific impulse velocity with values of E0

    图  24  各参数不同取值下峰值压力变化曲线

    Figure  24.  Peak pressures curves under different values of each parameter

    图  25  各参数不同取值下比冲量变化曲线

    Figure  25.  Specific impulse curves under different values of each parameter

    图  26  各参数不同取值下比冲击波能变化曲线

    Figure  26.  Specific shock energy curves with different values of each parameter

    表  1  炸药材料和JWL状态方程参数

    Table  1.   Material and JWL Equation of State Parameters of Explosive

    参数 符号 数值
    炸药密度 $ {\rho _E}/\left( {{\text{g}} \cdot {\text{c}}{{\text{m}}^{{{ - 3}}}}} \right) $ 1.63
    炸药爆速 $ D/\left( {{\text{m}} \cdot {{\text{s}}^{{{ - 1}}}}} \right) $ 6 930
    爆轰CJ点压力 $ {P_{{\text{CJ}}}}/{\text{GPa}} $ 21
    炸药单位体积初始内能 $ {E_0}/{\text{GPa}} $ 7
    JWL参数 $ A/{\text{GPa}} $ 373.77
    $ B/{\text{GPa}} $ 3.747
    R1 4.15
    R2 0.9
    $ \omega $ 0.35
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    表  2  海水材料和Grünesien状态方程参数

    Table  2.   Material and Grüneisen equation of state parameters of seawater

    参数 符号 数值
    海水密度 $ {\rho _w}/\left( {{\text{g}} \cdot {\text{c}}{{\text{m}}^{{{ - 3}}}}} \right) $ 1.025
    声速 $ C/\left( {{\text{m}} \cdot {{\text{s}}^{{{ - 1}}}}} \right) $ 1520
    海水单位体积初始内能 $ {E_{w0}}{\text{/MPa}} $ 0.7
    Grünesien参数 S1 1.92
    S2 0
    S3 0
    $ {\gamma _0} $ 0.28
    A 0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-02-10
  • 修回日期:  2025-02-21
  • 录用日期:  2025-03-11
  • 网络出版日期:  2025-07-21

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