摘要：基于高压气体驱动的爆炸波模拟激波管,一般采用驱动段、喉部、膨胀段的结构形式,可产生特征与爆炸波接近的模拟冲击波,是实验室中开展长正压作用时间爆炸毁伤效应研究的理想平台。通过调整激波管的变截面结构和驱动段形状,实现冲击波超压衰减历程的控制,是此类爆炸波模拟激波管设计面临的核心问题之一。基于实验室现有的爆炸波模拟激波管结构,建立了激波管内一维流动数值计算模型;参考统计学理论,提出了基于决定系数的激波管模拟冲击波与标准爆炸波相似度评价方法;进而以变截面激波管的流动特性为基础,研究了驱动段形状对冲击波衰减历程的影响机理。研究结果表明:采用距离喉部越远、截面直径越小的驱动段形状,以决定系数为量化标准、优化驱动段形状,控制稀疏波、压缩波在激波管内的运动过程,可以获得接近于爆炸波指数衰减特征的模拟冲击波。

摘要：爆炸荷载作用下建筑构件的动态响应与损伤破坏的试验研究对于结构抗爆设计具有重要的参考价值。为了探究激波管参数对末端荷载峰值和持时的影响,首先,基于商用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA开展了典型激波管试验的数值模拟,通过对比膨胀段末端反射超压和测试构件的挠度时程,验证了激波管有限元模型、参数取值和数值分析方法的准确性;然后,设计了末端尺寸为3 m×3 m的激波管,开展了激波管几何参数和驱动段超压对末端反射超压的参数影响分析,结果表明:超压峰值和持时随驱动段长度、直径和超压的增大而增加,随膨胀段角度减小而增加;最后,给出了基于反射超压峰值和持时的激波管设计方法,并通过设计算例进行了验证。

摘要：为研究远场爆炸荷载作用下单向砌体填充墙的动力行为及其失效破坏机理,首先,基于研发的压缩空气驱动大截面(3 m×3 m)激波管开展了两面不同厚度单向实心砌体填充墙的面外加载试验,获得了作用在墙体表面的反射超压荷载时程、墙体面外挠度时程及墙体的变形失效模式。其次,建立了激波管精细化有限元模型,提出了砌体墙简化微观有限元建模方法,以及扩展砖块的Riedel-Hiermaier-Thoma材料模型和接缝的内聚力接触模型参数取值计算方法,对激波管中的压力传播以及试验墙体面外动态响应和损伤破坏开展了数值模拟。最后,基于爆炸荷载作用下单向砌体填充墙面外抗力方程和等效单自由度模型对试验墙体中心点面外挠度时程进行预测。结果表明:减小墙体高厚比可以增大框架拱推力,从而显著提升墙体的抗爆性能,厚105 mm的墙体在经历1次激波管试验后发生倒塌,而厚235 mm的墙体在经历6次激波管试验后仅有轻微损伤;墙体表面反射超压荷载时程的试验和数值模拟结果均为均布脉冲型荷载,且两者吻合很好,验证了激波管设计和激波管精细化有限元模型的合理性;数值模拟和理论预测的墙体动力行为与试验结果吻合较好,可为砌体填充墙抗爆评估与分析提供参考。

摘要：区域冲突和恐怖袭击等爆炸环境造成的人员伤亡事件频频发生,且爆炸引起的人体损伤也已成为现代战争中士兵的主要致伤形式。针对人体抗爆炸冲击波防护的迫切需求,设计制作模拟人体的硅胶试验段,利用激波管试验研究一种柔性充液管结构的冲击波衰减作用,探索将冲击波的能量转化为管内的液体内能和动能,实现冲击波能量的有效转移和耗散。研究结果表明,通过协调冲击波作用下的液体流动耗能和液体自身吸能(凝胶化),最高可以衰减35%的超压峰值和30%的比冲量。相关研究对于提高人员爆炸冲击防护水平具有重要的研究意义和应用前景。

摘要：为了研究煤油的点火特性,国内外采用激波管实验方法,探究了不同因素对煤油的点火延迟时间的影响。本文综述了激波管煤油燃料点火特性研究进展,介绍了激波管的设计与实验要点以及液、气相煤油在激波管中点火特性的研究。结果表明,温度、压力、当量比等因素对煤油的点火特性有着复杂的影响,对目前研究中存在的问题与不足进行了归纳总结,对未来研究的重点进行展望。

摘要：为在激波管中研究等离子体对碳氢燃料点火延迟时间的影响，基于有限元分析方法，模拟了在激波管末端面使用同轴放电的方式对激波管壁进行放电，计算了放电过程中的电参数，相比圆柱形电极，带尖端的放电电极更容易在局部产生更高的电场强度。内径10cm的圆筒中，对于直径1cm的电极，附加100kV的电压周围最大电场强度为176kV/cm。对于顶端带尖端的电极，尖端处的最大电场强度达到了435kV/cm。而对于侧面带尖端的电极，尖端处的最大电场强度约为250kV/cm。依据仿真的结果，设计了激波管放电单元，并进行基于激波管的电晕放电实验。研究了不同内径金属圆筒中电晕放电与电弧放电的电压范围。当圆筒内径为40mm时，适合电晕放电的功率范围为3-16.7W。圆筒内径为100mm时，适合电晕放电的功率范围为1.6-50.5W。

摘要：在激波管实验系统的基础上,设计了等离子体放电单元,开展了等离子体对甲烷点火延迟时间影响的研究。测量了等离子体放电时的伏安特性曲线。测量了甲烷自点火延迟时间、持续放电条件下的点火延迟时间以及放电后断电下的点火延迟时间。对甲烷点火过程中的化学反应路径进行了分析。结果表明:等离子体放电电压与电流并不呈现相同的变化趋势,放电过程中气体电阻不断发生变化。很少的放电能量(小于4J)即可有效减少甲烷的点火延迟时间,在关闭电源后,放电产生的粒子依然可以在一定程度降低甲烷点火延迟时间。在低温或高温点火条件下等离子体对甲烷点火延迟时间的影响机理基本相同。点火温度较低(小于1 000K),或者较高(大于1 600K)时,持续放电对甲烷点火延迟的缩短效果更加明显,可以将甲烷的点火延迟时间缩短1个数量级或1个数量级以上。等离子体对甲烷点火延迟的作用效果是点火温度与等离子体质量摩尔浓度耦合影响的结果。

摘要：在JP10和煤油点火特性激波管实验的基础上,实验研究了硅烷对这两种典型高碳数碳氢燃料点火特性的影响．在预加热到70℃的激波管上,采用缝合运行条件获得了近7ms的实验时间,将实验延伸至低温区．采用气相色谱分析和高精度真空仪直接测定压力相结合的方法,确定了燃料气相浓度,解决了高碳数碳氢燃料点火激波管实验时由于管壁吸附影响燃料气相浓度确定的困难．实验记录了点火过程中OH自由基发射强度变化,并作为判断点火发生的标志．实验温度范围880～1800K,压力范围0．16～0．53MPa．当硅烷加入量约为燃料的10%～15%(摩尔比),质量比为2%～3%,观测到明显的点火促进作用．该研究对超燃研究中发动机设计、燃料选择等方面具有直接的工程意义,也可用于检验燃烧化学动力学模型的合理性．

摘要：激波管是实验室内产生激波的设备,大型激波风洞在空气动力学方面有广泛的应用.俞鸿儒院士是我国最早研究激波管和激波风洞的科学家之一,参与并主持了激波管与激波风洞的研制.本文通过访谈整理了激波管自动破膜,激波风洞氢氧燃烧和爆轰驱动技术的相关研究过程,并介绍了激波风洞研制过程中相关测试仪器的设计和改造情况.

摘要：针对激波管中使用双腔负压法以获取微小阶跃压力进行了研究。使用北京长城计量测试技术研究所的＋100mm激波管以及专门设计的附加装置，对绝压与微压传感器进行了校准实验，实验数据表明在激波管上使用双腔负压法与薄纸膜片能获得小于2kPa的微小反射激波阶跃压力，上升时间与平台持续时间等各项指标也都符合国家检定规程的要求，扩展了现有激波管的技术能力。比较了不同静态压力和动态幅值情况下压力传感器激波管校准结果，谐振频率和阻尼比系数都随压力增大而增大，这在实际校准和使用中是一个值得注意的问题。