Règles de propagation des ondes de choc en espace confiné sous différents environnements de pression initiale

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 14352 (2022) Citer cet article

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Dans cet article, un récipient d'explosion à pression initiale réglable a été développé et l'effet de la pression négative, de la pression positive (0,2 à 1,8 atm) différente de la pression ambiante initiale sur l'onde de choc explosive générée par l'explosion d'explosifs a été étudié. Les relations entre l'impulsion spécifique, la vitesse de l'onde de choc, la quantité de produits gazeux explosifs et la pression ambiante ont été analysées pour différents environnements de pression initiale. Il a été constaté que : la surpression de l'onde de choc de l'explosion diminue avec la pression ambiante initiale de l'explosion, et il existe un environnement de pression négative avec une diminution de pression spectaculaire près de 0,6 atm, définie comme la pression négative super-sensible Pcr. La vitesse de propagation d'une onde explosive augmente avec une diminution de la pression ambiante, et la vitesse de propagation à une pression de 1,8 atm est quatre fois inférieure à la vitesse à une pression de 0,2 atm. La production de produits gazeux explosifs n'a pas changé. Plus la pression initiale de l'environnement où se trouve l'explosif est élevée, plus le rapport entre le gaz généré par l'explosion et le gaz de force initiale dans le récipient d'explosion est faible, et plus l'impact sur la propagation des ondes de choc est important. L'atténuation maximale de la première impulsion spécifique i1 est de 72,97 % et l'atténuation maximale de la seconde impulsion spécifique i2 est de 72,39 %. Les expériences fournissent des données de référence pour la confrontation militaire à haute altitude, le développement d'armes et de munitions à haute altitude et l'ingénierie de protection des profondeurs.

Explosifs dans l'air lors de l'explosion, la génération instantanée de produits d'explosion à haute température et haute pression, et violemment comprimés autour d'elle, formant une couche d'interface comprimée, c'est-à-dire le front d'onde de choc. Parallèlement, formation d'ondes éparses à l'intérieur des produits de souffle, depuis l'interface souffle-air jusqu'au centre de propagation du souffle. Au fur et à mesure que les produits d'explosion et les ondes de choc continuent de se propager vers l'avant, lorsque le produit de souffle atteint la limite du volume, le produit de souffle cesse de se dilater, les ondes de choc peuvent être considérées comme distinctes des produits d'explosion.

Les produits explosifs impactent et compriment l'air autour de la source d'explosion, entraînant une certaine distance du centre de charge, la pression des ondes de choc n'a jamais perturbé l'état de soudaine, entraînant une grande surpression, formant une zone de surpression. Avec l'augmentation du temps de propagation, l'air derrière le front des ondes de choc commence à se dilater, entraînant une baisse continue de la pression, qui forme une zone de pression négative en dessous de la pression initiale. Dans le processus de propagation libre des ondes de choc, l'intensité des ondes décroîtra progressivement avec l'augmentation de la distance de propagation, et finalement décroîtra en ondes sonores. La courbe pression-temps de son processus de propagation est illustrée dans la figure 1 suivante.

Courbe d'évolution temporelle de la surpression typique d'une onde de choc.

Explosifs dans l'explosion en champ libre, gaz à haute température et haute pression en un instant. Les produits de l'explosion se répandent violemment dans toutes les directions et compriment l'air ambiant, formant des ondes de choc. Par rapport à l'espace libre ouvert, l'état de propagation des ondes de choc dans l'espace confiné est beaucoup plus complexe, de multiples réflexions se superposent et la pression de crête générée est considérablement augmentée. L'effet des ondes de choc générées par l'explosion sur divers objets est principalement mesuré par la surpression maximale ∆p, l'impulsion spécifique i la vitesse de propagation u et d'autres paramètres. Il est généralement considéré que le souffle explosif endommage sous la forme d'ondes de choc. La relation entre la pression de pointe, l'impulsion spécifique et la vitesse de propagation des ondes de choc Afin de découvrir, de révéler les règles de propagation des ondes de choc et le mécanisme des dommages, des chercheurs nationaux et étrangers ont mené un grand nombre d'études expérimentales et théoriques et proposé une série de formules semi-empiriques pour calculer la surpression des ondes de choc1,2,3,4.

Lorsque la pression ou la température ambiante et d'autres conditions externes changent, la pression de pointe, la vitesse de propagation des ondes d'impulsion et de souffle spécifiques et d'autres paramètres seront également des changements correspondants, en particulier lorsque la pression ambiante initiale change, les caractéristiques de propagation des ondes de choc par rapport au cas de pression atmosphérique changera de manière significative. En ce qui concerne les règles de propagation des ondes de choc d'explosion sous différents environnements de pression, des chercheurs nationaux et étrangers ont mené différentes études et obtenu des résultats de recherche précieux. Les produits d'explosion dans un environnement sous vide ont été étudiés par Zhang et al.5 par des expériences, il a été conclu que l'environnement sous vide, la propagation des produits d'explosion avait une directionnelle significative, la décroissance énergétique est également plus rapide. Li et al.6 ont simulé les changements des paramètres caractéristiques du champ proche d'explosion d'explosifs à l'huile d'ammonium sous différents degrés de vide en utilisant le logiciel de simulation AUTO-DYN, et ont développé une formule de calcul de surpression applicable au champ proche d'explosion d'explosifs à l'huile d'ammonium. À l'aide d'un dispositif d'évacuation, Zhu7 a conclu expérimentalement que la pression des ondes de choc au niveau de l'orifice de rayure diminue approximativement de manière linéaire avec la diminution de la pression ambiante. You et al.8, faisant varier la température et la pression ambiantes initiales, ont mené des expériences sur la détonation en tube C5-C6 de combustibles hydrocarbonés, et les résultats ont montré que l'effet de la température sur les paramètres de détonation était beaucoup plus faible que celui de la pression initiale dans des conditions ambiantes. En menant des expériences d'explosion dans un environnement à pression négative, Wang et al.9 ont montré que la vitesse de vibration maximale du cylindre et le niveau de pression acoustique du bruit d'explosion avaient tendance à diminuer avec la diminution de la pression initiale, et la fréquence de vibration principale du cylindre diminuait avec la diminution de la pression initiale.

Xie et al.10 ont étudié les règles de propagation des ondes de choc de souffle à différentes altitudes à partir des caractéristiques des ondes de choc unidimensionnelles sphériques de l'air de souffle. Il s'est basé sur la formule d'averse proposée par Orlenko, la dérivation à l'environnement du plateau, une comparaison de l'évolution des paramètres des ondes de choc à différentes altitudes, donne quantitativement le degré d'influence de l'altitude du plateau sur les caractéristiques de propagation des ondes de choc explosives. Song et al.11 ont utilisé le logiciel d'éléments finis LS-DYNA pour simuler les règles de propagation des ondes de choc lorsque le centre d'une structure confinée explose sous différents degrés de vide, et conclut que lorsque la distance d'échelle est supérieure à 0,8, LS-DYNA ne peut être appliqué que pour simuler des champs de pression avec une pression initiale de 0,01 à 0,06 MPa. Jack Jr et al.12 ont effectué des simulations d'explosions aériennes élevées pour dériver des caractéristiques d'onde de choc qui ne satisfont pas la loi de Sachs. Dans différentes conditions de pression atmosphérique (81,4 kPa, 101,3 kPa, 156,5 kPa), Veldman et al.13 ont mené des études expérimentales et numériques sur la pression et l'impulsion des ondes de choc réfléchies et ont constaté que l'impulsion réfléchie était plus sensible aux changements de pression ambiante à mesure que la distance entre la charge et la structure réfléchie augmentait. Silnikov et al.14 ont étudié l'effet de la pression initiale sur la composante quasistatique après la charge de souffle et ont démontré expérimentalement que l'effet des ondes de choc d'une explosion dans un environnement en dessous de la pression atmosphérique normale est inférieur à l'effet d'une explosion similaire se produisant à une pression atmosphérique normale. Izadifard et al.15 ont étudié l'effet de la pression ambiante sur divers paramètres des ondes de choc et ont montré que la surpression au-dessus du niveau de la mer est inférieure à la surpression au niveau de la mer. Au-dessus de la recherche sur les ondes de choc soit dans un environnement de pression unique, soit sur la simulation numérique de différents environnements de pression, mais les études expérimentales sur la propagation des ondes explosives dans des espaces confinés sous différents niveaux de vide n'ont pas été rapportées, le manque de recherche expérimentale systématique dans ce domaine, différentes pressions environnementales initiales du système de théorie de l'explosion n'ont pas été formées.

À l'heure actuelle, l'étude de la pression environnementale initiale sur la règle de propagation des ondes de choc explosives est principalement des simulations numériques de logiciels tels qu'AUTODYN avec un nombre limité d'expériences, et la plupart d'entre elles sont des expériences de pression négative. Pour une plus grande gamme de pression initiale, en particulier la pression négative multi-gradient, l'environnement de pression positive sur l'impact des ondes de choc explosives manque d'étude comparative systématique et complète.

Dans cet article, Analyse théorique de l'effet de différentes pressions ambiantes initiales sur les paramètres de l'onde de choc de souffle, l'utilisation d'un petit conteneur explosif à colonne de pression initiale réglable pour mener des études expérimentales sur la propagation de l'onde de choc de souffle explosive sous différentes pressions environnementales initiales, pour explorer l'impact de la pression initiale sur la propagation de l'onde de choc explosive et les règles de changement des produits gazeux explosifs.

Les grandeurs physiques qui affectent les paramètres d'onde de choc d'une explosion explosive dans l'air sont : l'énergie totale E libérée par l'explosion explosive, la pression ambiante de l'air p, la densité de l'air ρ et la distance de propagation r. En ignorant la viscosité et la conduction thermique du milieu aérien, la surpression maximale de l'onde de choc d'explosion peut être exprimée en fonction des paramètres de l'air :

D'après le théorème Π, on peut voir qu'il y a 3 mesures fondamentales dans l'équation. (1) : M, L et T, correspondant à 3 dimensions physiques de référence indépendantes, et en choisissant E, p et ρ comme variables indépendantes, la mesure combinée de la mesure est 3.

Soit la combinaison sans dimension de \(\lambda \)1 :

Alors:

Calculé:

De même, on peut déduire :

c0 est la vitesse du son.

Remplacer (4), (5) et (6) dans (1) :

Pour la pression à laquelle l'onde de choc atteint l'instant (t = 0) à différentes distances, la relation de la pression maximale de l'onde de choc est la suivante :

Dans les mêmes conditions, l'énergie dégagée par une explosion explosive n'est liée qu'à la masse de charge me

où, \(pv^{n} = p_{H} v_{H} ,p_{K} \le p \le p_{H} \, \).

On peut voir que la pression ambiante ph a un effet sur la surpression de l'onde de choc d'explosion Δpm.

L'expansion des produits de détonation commence à partir du point C – J. En raison du court laps de temps entre la pression C – J formée par l'explosion explosive et l'onde de choc initiale formée par le contact avec le milieu, elle peut être approximativement considérée comme le processus d'expansion isentropique du gaz parfait. Dans le cas de produits d'explosion volant dans l'air, on peut supposer que le processus d'action est unidimensionnel, les paramètres de l'interface initiale sont pris en compte et les deux lignes d'isolation segmentées suivantes sont utilisées pour remplacer la courbe adiabatique d'expansion dans le processus réel16.

Dans la formule, l'exposant isentropique n et k peuvent être 3 et 1,2, respectivement. \({p}_{H}\) et \({v}_{H}\) sont les paramètres des produits de détonation au front d'onde de détonation, D est la vitesse de détonation de l'explosif, \({c}_{K}\) est la vitesse des particules au point K. \({p}_{K}\) et \({v}_{K}\) sont les paramètres du produit de détonation au point K, et leurs valeurs peuvent être déterminées par l'équation hugoniot des ondes de détonation.

La formule suivante peut déterminer le taux d'expansion des produits de détonation16.

Transformé

La pression initiale des ondes de choc peut être déterminée par l'équation suivante16.

\({p}_{x}\) est la pression initiale de l'onde de choc, ρa est la densité initiale de l'air.

En combinant les deux formules ci-dessus et en remplaçant n et k pour simplifier :

Selon Izadifard15, en supposant que l'énergie interne et la température de l'air sont constantes, la relation entre la pression et la densité sous différents degrés de vide peut être simplifiée comme suit :

où ρ1 et p1 sont la densité et la pression de l'air dans un certain environnement ; ρ1 et p0 sont respectivement la densité et la pression de l'air à la pression atmosphérique.

Selon l'analyse des Eqs. (7–10), lorsque la densité de l'air diminue, c'est-à-dire lorsque la pression de l'air diminue, le taux d'expansion des produits explosifs augmente. La ré-observation (14) montre que plus la densité initiale de l'air est élevée, plus l'intensité initiale de l'onde de choc est élevée. La vitesse initiale de l'onde de choc peut être simplifiée par la formule suivante16.

On peut le voir à partir de l'Eq. (17) que plus \({v}_{x}\) est grand, plus \({D}_{x}\) est grand, à savoir, plus la densité initiale de l'air est petite, plus la vitesse initiale de l'onde de choc est grande. Bien entendu, le processus d'analyse considère que les valeurs de n et k sont constantes, et l'analyse dans ce cas est idéale. Cependant, la conclusion correcte peut encore être obtenue pour l'analyse qualitative.

Le vaisseau d'explosion développé est illustré à la Fig. 2. Le vaisseau explosif est un cylindre et le matériau principal est en acier inoxydable, la hauteur du vaisseau est de 43,3 cm, le diamètre intérieur est de 37,5 cm, le diamètre extérieur est de 38,7 cm et l'épaisseur de paroi est de 0,6 cm.

Cuve d'explosion à colonne à pression initiale réglable.

Le système de test se compose d'une enceinte à explosion, d'un manomètre numérique, d'un vacuomètre numérique, d'un transducteur de pression PCB (113B24), d'un conditionneur de signal, d'un oscilloscope Lecroy et d'un système de régulation de pression. Le système de régulation de la pression se compose d'une pompe à vide et d'un compresseur d'air. La configuration expérimentale et le système de test sont illustrés à la Fig. 3.

Tests expérimentaux et systèmes de collecte de données.

Un détonateur électrique industriel (environ 1,07 g d'équivalent TNT) a été utilisé comme source d'explosif, avec le point de concentration vers le bas et perpendiculaire au fond de la cuve. Le fond du détonateur était à 3,9 cm du fond de la cuve. Le capteur de pression PCB est fixé sur l'axe de la cuve, directement au-dessus de la source d'explosion, réglable de haut en bas au moyen d'un filetage, et la surface sensible était perpendiculaire à l'axe de la cuve. Le système de réglage de la pression a été utilisé pour régler les différents environnements de pression et le manomètre numérique pour observer la pression à l'intérieur de la cuve afin d'obtenir différents environnements de pression initiale dans la cuve d'explosion. Dans le même point de distance centrale d'éclatement, des explosifs ont été testés dans 1,4 atm, 1,2 atm, 1,0 atm, 0,8 atm, 0,6 atm et d'autres environnements de pression différents dans les données de surpression de réflexion des ondes de choc d'explosion du navire, pour obtenir la courbe de temps de surpression.

Lorsque des explosifs explosent dans le conteneur d'explosifs, les produits d'explosion compriment rapidement le gaz environnant, ce qui entraîne une augmentation rapide de la pression en très peu de temps jusqu'à un maximum. Comme les ondes de choc continuent à se propager vers l'avant lorsque les ondes de choc impactent la paroi du conteneur ou le fond du conteneur et d'autres endroits apparaîtront superposés et convergeront, selon la structure du conteneur, le reflet de la situation est différent. Lorsqu'une réflexion superposée des ondes de choc se produit, la pression augmente considérablement, jusqu'à plusieurs fois la pression d'explosion initiale. Selon le type de réflexion, l'intensité réfléchie varie également7. Lorsque la pression initiale à l'intérieur du vaisseau est différente, l'état de propagation change également, et au fur et à mesure que les ondes de choc se propagent, une atténuation progressive de l'énergie à l'intérieur du vaisseau. La figure 4 montre la courbe d'évolution temporelle de la surpression dans différentes conditions de pression.

Courbes ∆p–t des ondes d'explosion à différentes pressions ambiantes.

Par rapport au cas d'explosifs explosant dans l'espace libre, les courbes d'évolution temporelle de la surpression présentent certaines caractéristiques uniques. Dans le récipient, les ondes de choc sont réfléchies plusieurs fois de sorte que la courbe d'évolution temporelle de la surpression présente plusieurs pics et que le deuxième pic de pression est supérieur au premier pic de pression. Une zone de pression négative irrégulière est présente dans la moitié arrière de la courbe, et parfois le pic arrière est plus élevé que le pic avant. Au fur et à mesure que la pression initiale augmente, l'intervalle de temps, entre les première et seconde pressions de pointe, augmente.

Le premier pic de pression p1 est la surpression des ondes de choc agissant directement perpendiculairement à la surface sensible du capteur après l'explosion sans aucune réflexion. Étant donné que le réglage expérimental du centre du détonateur au fond de la distance du récipient L2 = 3,9 cm par rapport au rayon du récipient R = 18,8 cm présente un net avantage de distance, la surpression de la première réflexion normale de l'onde de choc de souffle à travers le fond du récipient a atteint le capteur beaucoup plus rapidement que la surpression de la première réflexion oblique à travers la paroi annulaire du récipient.

Avec une hauteur de détonateur fixe, la pression des ondes de souffle est mesurée séparément pour différentes conditions de pression initiales. Le calcul de la surpression des ondes de souffle peut être obtenu par l'équation suivante17 :

Vm est la tension de crête de l'oscilloscope (V), est la sensibilité des capteurs de pression (V/MPa), La valeur moyenne de Sq après deux étalonnages était de 716,55 mV/MPa.

Le temps de propagation des ondes de souffle à la surface de contact du capteur a été défini comme un moment uniforme, et les courbes Δp – t sont mesurées pour différentes pressions initiales dans le récipient, comme illustré à la Fig. 5. Le premier pic de surpression et le deuxième pic de surpression des ondes de souffle avec la pression initiale dans le récipient sont illustrés à la Fig. 5.

Courbes ∆p–t des ondes d'explosion à différentes pressions ambiantes.

Comme on peut le voir à partir de l'analyse des Fig. 5 et 6, et la propagation des ondes de choc d'explosion en champ libre est différente, les ondes de choc à l'intérieur du navire en raison des contraintes de la paroi du conteneur, il y a plusieurs réflexions d'ondes de souffle superposées à la situation, il y a plusieurs pics de pression des ondes de souffle. Alors que le deuxième pic d'ondes de pression est l'explosion du détonateur générée par les ondes de pression qui se sont d'abord propagées au fond de la cuve, puis ont produit une superposition de réflexion. Par conséquent, une augmentation significative est montrée dans le deuxième pic de pression des ondes de choc. Au fur et à mesure que la pression initiale augmente, la différence de pression entre la première et la seconde pression de pointe augmente.

Variation des premier et deuxième pics de surpression avec la pression initiale.

Au fur et à mesure que la pression initiale à l'intérieur de la cuve augmente, l'heure d'arrivée du deuxième pic d'ondes de pression est retardée, les conditions de pression initiales de la cuve d'explosion auront un impact significatif sur l'état de propagation des ondes de choc d'explosion. Dans différentes conditions de pression initiale, lorsque la distance du centre de tir est constante, la pression maximale des ondes d'explosion augmente avec la pression initiale à l'intérieur de la cuve. Comme on peut le voir, la réduction de la densité du milieu gazeux à l'intérieur de la cuve peut réduire efficacement l'effet destructeur des ondes d'explosion. Avec la réduction de la pression initiale dans le conteneur, la densité de l'air par rapport à la pression atmosphérique a été progressivement plus mince, l'explosion générée par la propagation de l'énergie dépend en grande partie des produits d'explosion, comme on peut le voir sur la Fig. 7, avec la réduction de la pression ambiante initiale, en raison du manque de milieu d'air, la propagation de l'énergie des ondes d'explosion s'est progressivement accélérée, il est plus difficile de former des réflexions multiples.

Courbes ∆p–t des ondes de souffle à trois pressions ambiantes différentes.

Afin de faciliter l'analyse de l'effet de la pression initiale à l'intérieur de la cuve sur la vitesse de propagation des ondes de souffle, la vitesse des ondes de souffle est considérée comme constante tout au long du processus depuis la propagation des ondes de souffle jusqu'au capteur de pression. La vitesse de propagation des ondes de souffle peut être obtenue en enregistrant le temps et la distance de propagation. Le tableau 1 et la figure 8 suivants montrent la différence de temps des vagues et la vitesse des ondes de souffle.

Vitesse des ondes de choc sous différentes pressions environnementales.

Au fur et à mesure que la pression initiale à l'intérieur de la cuve augmente, le temps nécessaire à l'onde de choc pour atteindre le même point de mesure augmente progressivement et sa vitesse moyenne de propagation diminue. On peut voir que la pression ambiante varie dans un certain intervalle, et qu'il n'y a pas de corrélation entre l'augmentation de la surpression des ondes de choc et la diminution de la vitesse des ondes.

L'impulsion spécifique générée par les ondes de choc du souffle peut être calculée selon l'équation suivante :

où t est la durée de compression, ∆p est la valeur de surpression et τ est le temps d'action de la pression positive.

Le facteur d'impulsion spécifique relatif γ est défini comme le rapport entre l'impulsion spécifique à 1 atm et l'impulsion spécifique à différentes valeurs initiales dans l'enceinte explosive. Les résultats des calculs sont présentés dans les Fig. 9 et 10.

Variation de l'impulsion avec la pression initiale dans le récipient.

Variation du facteur d'impulsion spécifique relatif avec la pression initiale.

Les règles de variation de l'impulsion spécifique i1 et de l'impulsion spécifique i2 des 1ères ondes de souffle à différentes pressions initiales sont données à la Fig. 9. Comme on peut le voir sur la Fig. 9, les impulsions spécifiques i1 et i2 augmentent également à mesure que la pression initiale du récipient augmente. Dans la plage de 0,4 atm à 0,8 atm, l'impulsion spécifique i1 change plus lentement, dans la plage de 0,2 atm à 0,4 atm, l'impulsion spécifique i1 diminue plus rapidement, l'impulsion spécifique i2 diminue plus rapidement après 0,6 atm, en particulier dans la plage de 0,4 atm à 0,6 atm. Dans la plage de pression positive, l'impulsion spécifique i2 augmente plus lentement, par rapport à i1 qui augmente le taux de manière significative (informations supplémentaires).

Les facteurs d'impulsion spécifiques relatifs γ1 et γ2 reflètent la décroissance de la première et de la deuxième impulsion spécifique des ondes d'explosion à l'intérieur du navire, respectivement, et la plus grande valeur de γ indique la décroissance plus rapide. Lorsque la pression initiale à l'intérieur du vaisseau change, la décroissance la plus élevée de la première impulsion spécifique i1 72,97 %, la décroissance la plus élevée de la deuxième impulsion spécifique i2 72,39 %.

À partir des Fig. 9 et 10 peuvent être trouvés dans l'environnement de pression négative que la quantité de changements d'impulsion, calculez l'environnement de pression négative dans les 10,0 ms après la détonation de l'impulsion spécifique, ce qui donne la Fig. 11. L'analyse peut voir qu'il existe un environnement de pression négative avec une forte réduction de la pression de surpression, définie comme une pression négative sensible à la surpression Pcr ces conditions expérimentales Pcr est de près de 0,6 atm dans une certaine valeur.

Variation du facteur d'impulsion avec la pression initiale.

La charge principale du détonateur utilisé dans l'expérience est l'hexogène (RDX), et son équation d'explosion est la suivante.

La quantité de gaz produite par l'explosion du détonateur est n = 0,0424 mol.

Des expériences ont montré que, quelle que soit la pression négative initiale définie dans le conteneur explosif, chaque explosion avant et après la stabilité de la différence de pression numérique dans la valeur d'environ 2,8 kPa, c'est-à-dire que la valeur incrémentielle de la pression atmosphérique dans le conteneur était d'environ 2,8 kPa. Le volume du conteneur explosif est de 34,8 L, selon l'équation d'état des gaz parfaits, l'incrément de gaz dans le conteneur est calculé comme suit :

n0 est la quantité de gaz d'origine dans le récipient d'explosion, Δn est l'augmentation de gaz dans le récipient après l'explosion et k est le pourcentage d'augmentation de gaz.

Les calculs théoriques et les expériences mesurées après l'explosion de la génération de gaz sont relativement proches, ce qui indique que la différence dans l'environnement de pression initial n'affecte pas la quantité de produits expérimentaux de gaz d'explosion du détonateur. Comme le montre le tableau 2, plus la pression de l'environnement initial est faible, plus la quantité de gaz généré par l'explosion par rapport à la quantité de gaz dans le pourcentage de conteneur d'origine est grande.

Dans cet article, nous avons conçu un petit récipient d'explosion à colonne à pression réglable de ϕ320 mm × 430 mm, effectué différents tests d'explosion à pression initiale, testé les paramètres d'explosion de détonateurs industriels à différentes pressions initiales et estimé la vitesse de propagation des ondes de choc d'explosion. Les principales conclusions ont été obtenues comme suit.

Dans les conditions d'équivalent d'explosion constant et de distance du centre de l'éclatement, la surpression de l'onde de choc diminue avec la pression ambiante initiale de l'explosion. Taille de la vitesse de l'onde de choc d'explosion et densité moyenne de propagation, plus la pression environnementale initiale est faible, plus le gaz est fin, plus la propagation de l'onde de choc est rapide. La vitesse de propagation d'une onde explosive augmente avec une diminution de la pression ambiante, et la vitesse de propagation à une pression de 1,8 atm est quatre fois inférieure à la vitesse à une pression de 0,2 atm.

Avec les changements initiaux de pression environnementale, la quantité de produits gazeux explosifs produits ne change pas. Plus la pression initiale de l'environnement dans lequel se trouve l'explosif est élevée, plus la quantité de gaz produit par l'explosion est faible par rapport à la proportion du volume de gaz de force initial dans le conteneur d'explosif, l'influence sur la propagation des ondes de choc est également plus faible

Le facteur d'impulsion spécifique relatif γ est défini pour mesurer l'atténuation de l'impulsion spécifique des première et deuxième ondes de souffle dans le navire. L'atténuation maximale de la première impulsion spécifique i1 est de 72,97 % et l'atténuation maximale de la seconde impulsion spécifique \(i\)2 est de 72,39 %.

Lorsque la pression initiale à l'intérieur du réservoir est faible dans une certaine mesure, l'énergie générée par l'explosion décroît rapidement. A ce moment, la transmission d'énergie dépend principalement des produits explosifs, et l'augmentation de la vitesse des ondes est limitée par la vitesse des produits explosifs.

Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié et ses fichiers d'informations supplémentaires.

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Le travail présenté dans cet article a été financé par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine sous le NO. 11872002.

École de génie chimique, Université des sciences et technologies d'Anhui, Huainan, 232001, Chine

FQ Wang, Q. Wang, R. Li, XC Li, LA Yang et JW Lu

Laboratoire d'ingénierie des matériaux et technologies explosifs de la province d'Anhui, Huainan, 232001, Chine

Q. Wang

Groupe technologique BGRIMM, Pékin, 100160, Chine

YJ Wang

École de génie civil et d'architecture, Université des sciences et technologies d'Anhui, Huainan, 232001, Chine

ZM Li

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Tous les auteurs ont contribué et révisé le manuscrit.

Correspondance avec Q. Wang.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Wang, FQ, Wang, Q., Wang, YJ et al. Règles de propagation des ondes de choc en espace confiné sous différents environnements de pression initiale. Sci Rep 12, 14352 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-18567-0

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Reçu : 04 mars 2022

Accepté : 16 août 2022

Publié: 23 août 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-18567-0

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