Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Физика взрыва - Орленко Л.П.
Орленко Л.П. Физика взрыва. Под редакцией Орленко Л.П. — M.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. — 832 c.
ISBN 5-9221-0219-2
Скачать (прямая ссылка): orlfizvzr2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 302 303 304 305 306 307 < 308 > 309 310 311 312 313 314 .. 394 >> Следующая


13.2. Сферический взрыв газового заряда в воде

Взрыв газовой смеси как источник волн давления в жидкости позволяет решать ряд прикладных задач и, в частности, успешно проводить сейсморазведку методом отражения волн. При этом, по сравнению с взрывом конденсированного BB, газовый взрыв обладает рядом достоинств, среди которых одним из важнейших является отсутствие губительного влияния на окружающую ихтиофауну.

644

13. Взрыв в воде

Волны давления в воде, возбуждаемые при взрыве газовых смесей, экспериментально изучались в работах [13.18]-[13.20]. Так в статье [13.18] приведены параметры сферических ударных волн (УВ) при детонации различных объемов стехиометрических смесей пропана и водорода с кислородом на глубинах до 80 м. Анализ результатов [13.18] показывает, что водная волна газового взрыва по своим свойствам близка к акустической. Однако по мере увеличения глубины взрыва, которая в принципе, может достигать 10 км и более, за счет возрастания плотности смеси под действием окружающего давления, газовый взрыв становится подобным взрыву заряда конденсированного ВВ. Учитывая большие технические сложности экспериментального изучения подводного взрыва газовых смесей на больших глубинах, при решении таких задач возрастает роль теоретических исследований и, в частности, применения численных методов [13.21].

1. Физико-математическая модель и алгоритм численного решения задачи. Рассматривается случай инициирования из центра симметрии сферической детонации газового объема радиуса го, заполненного смесью плотностью psm и удельной теплотой взрыва Qsm, окруженного жидкой средой с плотностью Po и внешним давлением ро- Начальное давление в газовой смеси принимается равным окружающему. На фронте детонационной волны (ДВ), распространяющейся в нормальном стационарном режиме, исходная смесь превращается в газообразные продукты детонации (ПД). В момент выхода ДВ на поверхность газового объема происходит распад разрыва, и в окружающую среду уходит У В, затухающая по мере удаления от заряда.

В рамках гидродинамики идеальной нетеплопроводной среды указанные процессы описываются системой дифференциальных уравнений движения (13.1), неразрывности (13.2) при (N = 2) и энергии (13.4), а так же уравнением состояния в калорической форме (13.5).

Для решения задачи необходимо конкретизировать уравнение состояния (13.5) для ПД и жидкости.

Основные особенности поведения ПД взрывчатых составов произвольной плотности хорошо описываются уравнением состояния в форме Ми-Грюнайзена (см. п. 5.5. ).

P = Ap"1 +(7-І) рЕ, (13.149)

где 7 — показатель адиабаты ПД в области низких давлений (при расширении их в вакуум), а константы Лит вычисляются по известным параметрам на фронте ДВ.

При калорической форме записи уравнения состояния скорость звука в среде определяется с помощью известного термодинамического соотношения

которое в конкретном случае уравнения состояния (13.149) приводит к зависимо-

сти

У 7 ^ + А(т-1) р"1'1

При А = 0 и т = 1 уравнение (13.149) сводится к уравнению состояния совершенного газа, которое можно использовать для ПД газовых смесей, так как показатель адиабаты в процессе их расширения практически не изменяется.

13.2.

Сферический взрыв газового заряда в воде

645

Изэнтропическое сжатие воды и ее ударная адиабата на начальном участке хорошо описывается уравнением Тэта (13.11). Константы В и п могут быть выбраны произвольными при условии соблюдения между ними зависимости В = P0C0*/п, где C0 — скорость звука в воде. В области давлений р < 2 ГПа можно принять п = 7, В = 0,3214 ГПа. С помощью первого закона термодинамики (дЕ/др)я = р/р2 можно показать, что изэнтропа (13.11) соответствует калорическому уравнению состояния в форме

Е^р + п(В-Р0) (п-1)р

Соотношение (13.150) для скорости звука в среде, подчиняющейся уравнению состояния (13.151), приводит к зависимости

/ р-ро +В V P

Подстановка уравнения состояния (13.151) в ударную адиабату среды в общем виде (13.10) приводит к следующей зависимости плотности на фронте УВ, распространяющейся в воде, от давления

JL = (" + 1)(р-Ро) + 2пВ 3

р0 (п - 1)(р-ро)+ 2пВ

Ударная адиабата (13.152) в точке исходного состояния р0, р0 имеет касание второго порядка с изэнтропой (13.11) и на начальном участке сжатия дает в расчетах практически совпадающие с последней результаты (при р — р0 < пВ различие не превосходит нескольких процентов). В случае высокоплотных конденсированных BB в диапазоне давлений на фронте УВ в воде р — р0 < 15 ГПа ударная адиабата (13.152) дает наименьшие расхождения с экспериментальными данными при значениях коэффициентов п = 4,7; В = 0,4787 ГПа.

Система уравнений (13.1), (13.2) и (13.4) с конкретной формой записи уравнений состояния (13.149) и (13.151) является замкнутой и может быть проинтегрирована численно.

На каждом временном шаге после определения параметров и, р, E давление в средах вычисляется по уравнениям состояния по известным значениям плотности и внутренней энергии, в частности для воды по формуле
Предыдущая << 1 .. 302 303 304 305 306 307 < 308 > 309 310 311 312 313 314 .. 394 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.