爆炸冲击波在通海管路系统中的传播规律及其防护

摘要

管路系统是指用于输送各种流体介质的管路及其附属机件、泵、监视仪表和阀门的总称。其在舰艇中的作用正如人的血管系统，维系着舰艇生命力，重要性不言而喻，因此在设计时必须考虑其抵抗水下爆炸冲击载荷的能力。
　　 本文利用有限元显示非线性动力学分析软件MSC.DYTRAN，建立了管路系统、管内流体以及外部水域一体化模型，主要研究了当炸药在近距离非接触爆炸时，冲击波从外部水域进入通海管路后，沿着管路内流体传播的规律，在此基础上提出了两种防护结构形式。
　　 首先针对直管、弯管以及三通这三种典型管路形式进行计算。分别计算了炸药处于不同位置时，管口处的压力及流速。在此基础上，进一步研究了当冲击波以正入射和斜入射两种不同方式进入管路时，在这三种典型管路形式中传播的规律，以及管路系统的直径对于冲击波压力分布的影响，通过计算得出，冲击波在传播一段距离后将以平面波的形式在管路内传播。
　　 由于管路系统中还包括各种设备，也必须考虑这些设备的抗冲击能力。针对管路系统中最常见的阀门以及设备进行了建模计算，通过计算得出，冲击波到达阀门处时，其压力将急剧升高，而冲击波传入设备后，其压力将降低。在此基础上，提出了渐变管以及蓄能器这两种管路冲击波防护结构，着重计算了它们的直径以及长度（高度）对于冲击波防护效果的影响，为今后采取合适的防护结构提供了相关参考。