爆炸冲击波激励惰性气体产生可见光的辐射机理研究

摘要

本文根据空气中爆炸的基本原理，运用有限元ANSYS/LS-DYNA软件对炸药在空气中爆炸进行数值模拟，以此验证了建立有限元模型模拟炸药在空气中爆炸的有效性。又根据气体辐射理论，阐述了爆炸冲击波激励惰性气体辐射发光的基本原理，建立有限元模型，采用ALE算法以及流固耦合方法模拟球形炸药在球形容器中爆炸，产生爆炸冲击波激励惰性气体辐射发光的过程，并分析了不同炸药类型、不同炸药半径、不同惰性气体类型以及不同起爆方式对惰性气体辐射发光效果的影响。
　　分析结果表明，RDX炸药由于高爆速，惰性气体被激励辐射发光的效果优于TNT炸药;在容器总体积恒定时，改变炸药的半径对惰性气体辐射发光的效果有影响，存在最优解使得发光效果最佳;在初始条件不变时，改变惰性气体类型，具有高电势能的氦气和氖气被激励后辐射发光效果最佳;不同起爆方式对惰性气体辐射发光的效果影响甚微，但单点起爆方式的稳定性更好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 强光辐射弹的国内外研究现状

1．3 爆炸冲击波激励惰性气体辐射发光的国内外研究现状

1．3．1 惰性气体受激励发光的研究现状

1．3．2 爆炸冲击波激励惰性气体发光的研究现状

1．3．3 爆炸冲击波数值模拟的研究现状

1．4 本文的主要研究内容

2 炸药爆炸数值模拟方法简介

2．1 爆炸过程中数值模拟概述

2．2 有限元分析计算软件

2．3 LS-DYNA求解算法

2．4 材料模型及状态方程

2．5 本章小结

3 空气中爆炸理论及数值模拟

3．1 空气中爆炸的基本理论

3．2 空气中爆炸冲击波的形成和传播

3．2．1 冲击波的形成

3．2．2 冲击波的传播规律

3．2．3 冲击波基本方程

3．2．4 冲击波的反射现象

3．3 空气中爆炸的数值模拟

3．3．1 有限元模型建立

3．3．2 计算结果分析

3．3．3 冲击波超压峰值分析

3．4 本章小结

4 爆炸冲击波激励惰性气体发光的数值模拟

4．1 爆炸冲击波激励惰性气体发光的基本理论

4．2 气体辐射机理

4．2．1 气体辐射发光类型

4．2．2 气体辐射发光评判标准

4．2．3 冲击波波阵面结构分析

4．2．4 冲击波波阵面的守恒方程

4．3 爆炸冲击波激励惰性气体发光的数值模拟

4．3．1 有限元模型建立

4．3．2 划分网格与建立PART

4．3．3 约束与边界条件

4．3．4 求解控制

4．3．5 K文件修改

4．3．6 递交求解器

4．4 本章小结

5 数值模拟结果与分析

5．1 爆炸冲击波的传播

5．2 不同的炸药种类对发光效果的影响

5．3 不同的炸药半径对发光效果的影响

5．4 不同的惰性气体对发光效果的影响

5．5 不同的起爆方式对发光效果的影响

5．6 不同的容器壁厚度对发光效果的影响

5．7 本章小节

6 结束语

6．1 结论

6．2 问题与展望

致谢

参考文献