一种内爆炸主舱破损邻舱压力载荷快速计算方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115879308A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202211609193.1(22)申请日2022.12.14(71)申请人西安近代化学研究所地址710065陕西省西安市雁塔区丈八东路168号(72)发明人徐其鹏苏健军翟红波李芝绒刘强黄风雷(74)专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216专利代理师孙雅静(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G06F119/14(2020.01)G06F119/08(2020.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种内爆炸主舱破损邻舱压力载荷快速计算方法(57)摘要本发明涉及一种内爆炸主舱破损邻舱压力载荷快速计算方法，属于爆炸与毁伤技术领域。通过构建主、邻舱室内爆轰气体参数间的关系，选择合适算法编程快速求解得到邻舱室内气体压力时程曲线。相比试验或数值仿真手段，节省了大量人力物力财力，且改变初始输入参数，可以快速计算得到不同工况邻舱内压力变化，节省时间，可为军方实战或演训下打前预估做出快速支持。CN115879308ACN115879308A权利要求书1/2页1.一种内爆炸主舱破损邻舱压力载荷快速计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，将爆轰气体从主舱室向邻舱的传播过程分为两个阶段；在爆轰气体从主舱室内部流向破损处的第一阶段，设主舱室内部爆轰气体的初始压力、初始密度和初始速度分别为p0、ρ0、u0；破损处爆轰气体的实时压力、密度和流速分别为p(t)、ρ(t)、u(t)；爆轰气体间的状态参数满足公式(1)和公式(2)的如下关系：式中，r为气体多方指数；dp表示压力的微分；在爆轰气体从破损处流向邻舱室内部的第二阶段，设邻舱室内部气体的实时压力、密度和流速分别为P2(t)、ρ2(t)和u2(t)；爆轰气体间的状态参数满足公式(3)和公式(4)的如下关系：步骤二，由于流体的初始速度u0＝0，对于上述步骤的第一阶段，将式(1)带入式(2)，得到破口处爆轰气体的流速用式(5)表达：由于流入到邻舱室的爆轰气体动能转化为内能，u2(t)＝0，对于步骤一中的第二阶段，将式(3)带入式(4)，得到破口处爆轰气体流速的另一表达式(6)：联立式(5)和式(6)，求解得到破口处爆轰气体的实时压力，由式(7)表示：联合式(1)，求解得到破口处爆轰气体的实时流速，由式(8)表示：步骤三，设主舱室和邻舱室内部爆轰气体的实时质量分别为M0(t)和M2(t)，在一个时间步长Δt＝t2‑t1内，主舱室和邻舱室内爆轰气体质量的表达式分别由式(9)和式(10)表达：M0(t2)＝M0(t1)‑dM0(t1)＝M0(t1)‑ρ(t)u(t)S*Δt(9)；M2(t2)＝M2(t1)+dM0(t1)＝M2(t1)+ρ(t)u(t)S*Δt(10)；2CN115879308A权利要求书2/2页式中，S为破口面积；步骤四，设主舱室和邻舱室内部爆轰气体的实时能量分别为e0(t)和e2(t)，在一个时间步长Δt＝t2‑t1内，主舱室和邻舱室内爆轰气体能量的表达式分别由式(11)和式(12)表达：步骤五，设主舱室和邻舱室内部爆轰气体的实时压力分别为p0(t)和p2(t)，在一个时间步长Δt＝t2‑t1内，主舱室和邻舱室内爆轰气体压力的表达式分别由式(13)和式(14)表达：p0(t2)＝(r‑1)ρ0(t2)e0(t2)(13)；p2(t2)＝(r‑1)ρ2(t2)e2(t2)(14)；步骤六，联立式(1)、式(7)～式(14)，通过编程，单步迭代运算求解计算得到邻舱室内气体压力的时程曲线。3CN115879308A说明书1/6页一种内爆炸主舱破损邻舱压力载荷快速计算方法技术领域[0001]本发明属于爆炸与毁伤技术领域，涉及一种内爆炸主舱破损邻舱压力载荷快速计算方法。背景技术[0002]反舰战斗部攻击水面舰艇以穿甲内爆为主，高速破片群通过动能穿透造成爆炸当舱室壁面破损，而后冲击波经爆炸当舱壁面多次反射、汇聚、叠加匀化后沿主舱室壁面破损向邻舱室传播。造成更大范围舱室结构的破坏甚至舰船的整体毁伤。《箱形结构内部爆炸等效缩比实验方法及破坏特性研究》通过试验测试得到了多舱室内爆炸邻舱室内的压力载荷数据，但并未给出邻舱室内压力载荷的计算方法。载荷是造成结构毁伤的主要能量来源，通过试验获取邻舱压力载荷数据不仅耗费人力物力，而且不能快速获取，对实战或演训工况下目标毁伤程度的评价做不到打前预估。[0003]综上所述，现有针对内爆炸主舱破损邻舱压力载荷获取主要通过试验或数值仿真，耗时耗力，且不能做到打前快速预估，心中有数，对实际作战目标大范围毁伤用弹量需求估算的决策不能支撑。亟需建立内爆炸主舱破损邻舱压力载荷的快速计算方法。发明