爆轟理論（上）課件.ppt

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1、5爆轟理論爆轟理論：研究炸藥爆炸反應(yīng)過程中各物理參數(shù)（P、u、D、ρ、T、v）變化規(guī)律基礎(chǔ)：流體動力學(xué)主要理論：C—J理論（Chapman-Jouguet）→氣相爆轟（經(jīng)典）Z-N-D理論（Zeldovich-VonNeuman-Doring）→凝聚相爆轟炸藥的爆轟過程是帶有化學(xué)反應(yīng)的沖擊波的傳播過程7/29/20211①波：在彈性介質(zhì)中，某個局部受到作用后，由于物質(zhì)點的相互作用，由近及遠(yuǎn)地使物質(zhì)質(zhì)點陸續(xù)發(fā)生擾動，這種擾動在介質(zhì)的傳播就稱為波。水波，音波，電磁波···②波陣面：介質(zhì)的原始狀態(tài)與擾動狀態(tài)的交界面稱波陣面③縱波與橫波：波陣面移動方向與介質(zhì)質(zhì)點振動方向平行稱縱波。

2、波陣面移動方向與介質(zhì)質(zhì)點振動方向垂直稱橫波。④波速：波陣面在介質(zhì)中傳播的速度。⑤波的傳播方向：波陣面的移動方向。5.1波的基本概念7/29/20212⑥壓縮波：波陣面到達(dá)之處，介質(zhì)的狀態(tài)（P、ρ、T）參數(shù)增加的波稱壓縮波，波的傳播方向與介質(zhì)運(yùn)動方向相同。P79圖5.1⑦膨脹波（稀疏波）：波陣面到達(dá)之處，介質(zhì)的狀態(tài)（P、ρ、T）參數(shù)減小的波稱膨脹波，波的傳播方向與介質(zhì)運(yùn)動方向相反。P79圖5.27/29/20213⑧音波：介質(zhì)質(zhì)點在原來的位置振動，而波向左右傳播，這種波稱音波，音波是弱壓縮波或膨脹波的合成。⑨沖擊波：是波面以突躍面的形式在彈性介質(zhì)中傳播的壓縮波，波陣面上介質(zhì)

3、的狀態(tài)參數(shù)變化是突躍的。⑩爆轟波：是含有化學(xué)反應(yīng)能量支持的沖擊波，因為有化學(xué)反應(yīng)能量的支持，因此爆轟波所以具有穩(wěn)定的傳播特性。7/29/20214音波是弱的壓縮波或膨脹波的合成，波的傳播速度僅取決于介質(zhì)狀態(tài)音速可以看作是介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，音速是弱擾動在介質(zhì)中的傳播速度。（2）音速公式7/29/20215（1）①質(zhì)量守恒定律:流入波陣面的質(zhì)量等于流出波陣面的質(zhì)量音速公式推導(dǎo)（先以壓縮波）7/29/20216②動量守恒定律（動量的變化=壓力變化×?xí)r間）右左（2）7/29/20217由（1）得代入（2）7/29/20218∵弱擾動（3）∴同樣膨脹波也可導(dǎo)出（3）式∴弱的壓縮波的傳播速度

4、只與壓力和介質(zhì)密度的比值有關(guān)。7/29/20219又∵弱擾動的傳播與周圍介質(zhì)是絕熱的?！鄩嚎s和膨脹過程是等熵的（物化）∴如果音波的傳播介質(zhì)是理想氣體則（4）7/29/202110又∵等熵過程：代入（4）理想氣體∴（5）∴音速與介質(zhì)的溫度、壓力有關(guān)，與介質(zhì)種類有關(guān)。K-絕熱指數(shù)7/29/2021115.2沖擊波的形成①活塞原理P83圖5.4沖擊波形成原理示意圖7/29/202112壓縮→密度↑→速度↑→壓縮迭加→P、?、T↑→壓縮追趕→強(qiáng)壓縮波形成→階躍變化（即沖擊波）∴介質(zhì)狀態(tài)發(fā)生突躍變化的波即是沖擊波。7/29/202113②特點a.波陣面的兩邊介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)差別很大，是突變的或

5、稱有較大梯度。b.波陣面運(yùn)動的方向與介質(zhì)的運(yùn)動方向相同。c.波陣面?zhèn)鞑ヒ詨嚎s波形式傳播的?！嗖ê蟮?波前7/29/202114③沖擊波與音波的區(qū)別①傳播速度：（未擾動介質(zhì)的音速）②狀態(tài)參數(shù)變化形式:突躍----接近于零③介質(zhì)移動:位移－平衡位置來回振動④波速影響因素：強(qiáng)度有關(guān)－僅與介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)有關(guān)、T、P⑤周期性：無周期－周期⑥熱力學(xué)特征：熵增大－等熵7/29/202115波陣面兩側(cè)介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)（T、、P）和運(yùn)動參數(shù)（、）之間的關(guān)系稱沖擊波基本關(guān)系式。建立依據(jù)，三大定律:質(zhì)量守恒動量守恒能量守恒（4）沖擊波基本關(guān)系7/29/202116①質(zhì)量守恒（物質(zhì)量相等，物質(zhì)不滅）（5-11

6、）7/29/202117②動量守恒動量的變化等于外合力作用的沖量（力×?xí)r間）（5-13）∴7/29/202118（能量變化等于對外所作的功）能量=內(nèi)能+動能流入能量流出③能量守恒右側(cè)做功右側(cè)：因作用力與運(yùn)動方向相反，為負(fù)號7/29/202119化簡整理（5-14）沖擊波基本關(guān)系式（5-11）、（5-13）、（5-14）7/29/202120由沖擊波的三個基本關(guān)系式可導(dǎo)出沖擊波的有關(guān)參數(shù)計算公式由狀態(tài)參數(shù)（P、V、）計算沖擊波相關(guān)系數(shù)（）8個（5）沖擊波參數(shù)計算7/29/202121由（5-11）式∴則7/29/202122代入（5-13）（5-17）（5-18）∴7/29/202

7、123由（5-14）整理得將（5－17）式代入得（5-19）7/29/202124計算沖擊波參數(shù)計算公式?jīng)_擊波速度方程式（米海爾遜方程）沖擊波絕熱方程式（沖擊波雨果尼奧方程）瑞利線7/29/202125∵在理想氣體狀態(tài)下（5-20）代入（5-19）式，整理得∴由氣體狀態(tài)初始參數(shù)（）可利用沖擊波關(guān)系式，計算沖擊波波陣面參數(shù)（）。7/29/202126例1（pp86－87）補(bǔ)充例（講稿5－11）7/29/202127①沖擊波陣面上已擾動介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)主要與沖擊波波速有關(guān)；②沖擊波相對