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爆炸冲击波压力的形成测试设备及超压计算方法

火工品在空气中爆炸时,瞬间产生高温、高压、高速的爆炸产物,周围空气直接受到爆 炸产物的作用,在火工品和空气的界面处爆炸产物在空气中高速向周围飞散,如同一 个超音速活塞一样强烈压缩相邻的空气介质,使其压力、密度和温度阶跃式地升高,形成初 始冲击波。与此同时,由于相邻介质的初始压力很低,因此同时有一个稀疏波从界面向爆炸 产物内传播。一般近似地认为球形火工品爆炸时距火工品中心的距离 r=12r0 (r0  为火工品半径)处空 气冲击波就与爆炸产物分离,独自向前传播,这时空气冲击波阵面压力为 1MPa~2MPa,速 度为 1000m/s~ 1400m/s,随着传播距离的增加,爆炸产物膨胀速度很快衰减,压力也很快减 小;当爆炸产物膨胀到压力等于周围介质未扰动的初始压力 P0  时,膨胀并不停止,由于惯 性的作用产物将继续运动而产生过度膨胀,这种过度膨胀一直延续到惯性消失时为止,此时 其压力已低于周围空气未扰动的初始压力 P0 ,出现了负压区,最后压力随着距离的增加趋 近于周围空气未经扰动的压力、冲击波速度趋近于空气中的声速。典型的空气冲击波压力随 时间变化曲线如图 1。随着空气冲击波的传播,其正压区不断加宽,波阵面的压力和传播速 度迅速下降最后衰减为声波,而冲击波的超压峰值和冲量是研究火工品能量特性的重要指标。

CR6261瞬态信号采集仪

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CT400高频压力传感器

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下图 中△Pm  -冲击波超压峰值,指空气冲击波到达时刻超过环境压力的压力峰值的最 大值△Pm=△Pmax-P0 ;  P0 -环境压力; t+ -正压作用时间,指超压从环境压力升高到它的最 大正超压峰值后再回复到环境压力所需的时间; i+ -正超压冲量

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在无限空中爆炸时,空气冲击波超压峰值的经验计算公式(萨道夫斯基公式):对于球形容器火工品在空中爆炸

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