中心装药灭火弹结构与爆轰抛撒关系分析.pdf

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1、誊爨豢瓣瓣鞲囊中心装药灭火弹结构与爆轰抛撒关系分析陈玉昆。王克印，黄海英，赵排航(军械工程学院，河北石家庄050003)摘要：采用ANSYS／AUTODYN仿真实验的方法研究故仿真模型中不对壳体的厚度进行设定。不同灭火弹弹体形状及中心装药结构对灭火剂抛撒作用的影(2)模型为轴对称结构，为了节省资源，提高运算效响。建立柱状、球状和纺锤状3种弹形，分别采用经典中心装率，只选择1／4模型进行模拟。药和改进型中心装药结构共6种模型进行仿真计算。灭火弹(3)灭火剂采用水，水在冲击载荷作用下具有准确的水剂部分质量为7，各模

2、型爆轰抛撒仿真云模拟采用光滑粒状态方程，模拟效果较为真实。子动力学方法(SPH)。在纺锤体灭火弹仿真模型中建立7个1．2材料模型的选取测量点研究弹体各部分水粒爆轰后的速度及位移情况。结果物质的状态方程表达了一个热力学系统中几个状态表明：不同弹体形状和装药结构对产生的水雾形状均有一定影函数之间的关系，决定了物质在热力学系统中的各种状响；水粒在经历极短时间的速度变化后便开始进行类匀速运态变化。在ANSYS／AUTODYN的材料库中，一种材料动，其位移曲线也相应地呈直线状增加。通常对应几种不同的状态方程。仿真实验中将

3、空气看作关键词：机栽灭火弹；弹体形状；装药结构；爆炸仿真理想气体，便可以直接适用理想气体状态方程，以下只对中图分类号：X924．4。TQ569文献标志码：A文章编号：1009—0029(2Ol4)08—0946—03中心装药与水的状态方程进行选择。中心抛撒装药采用TNT，TNT爆轰产物采用JwL森林火灾不仅给人民的生命财产带来了巨大损失，状态方程，其一般形式如式(1)所示。更是对生态环境的严重危害。如何快速、高效扑灭森林户一A(1一)e-R,／,I+B(1一)eR；'q+qpo(1)火灾一直是国内外专家研究的重

4、点和难点。前人提出机式中：叩为爆轰产物密度与初始炸药装药密度的比值，即载细水雾灭火弹理论，结合了航空消防快速机动和细水叩一fD／；A、B、R、R、为与装药状态相关的系数。雾技术经济环保等双重优势，具有很好的发展前景。分在爆轰冲击波的传播阶段，水的模型采用Mie—析计算得出：相较于球形水雾云团，当灭火弹爆轰后形成Grtlneisen方程，其具体的形式取决于水受力的情况。水圆柱状细水雾云团时，其对火焰的扑灭效果更为理想。在压缩状态时，计算如式(2)所示。如何有效控制细水雾的爆轰形态是亟待解决的问题。在灭火弹的爆炸过

5、程中，不同的弹体形状和药柱爆poC~II+(1一等)一号]p一————————、_—，_——=_—一t-(+n)轰波方向制约着爆轰产物质量和能量的分布。因此，在弹体体积和比药量相同的情况下，选择不同的弹体形状『1-(s_1Sz。]和装药结构都将会改变爆轰产物的分布或扩散，从而影(2)响灭火剂的抛撒方向。由于灭火剂的爆炸抛撒过程非常水在膨胀状态时，计算如式(3)所示。复杂，每个阶段均遵循不同的力学及热力学规律，很难对P—I。0+(+)(3)全过程进行计算。所以，只针对机载灭火弹爆炸及灭火式中：e为单位质量的内能；

6、为压缩比，一叩一1，当水压剂的抛撒过程利用ANSYS／AUTODYN软件进行数值缩时为正值，水膨胀时为负值；Co为声音传播速度；模拟，从而研究不同弹体形状和装药结构对灭火剂抛撒y0为Groneisen系数；a为体积修正系数；S、S2、S。为经作用的影响，为灭火弹的进一步设计提供依据。过大量实验拟合得到的系数。1灭火弹物理模型的建立1．3灭火弹仿真模型的建立1．1基础条件及假设相关研究表明，当细水雾云团质量M≥7时，可灭火剂爆炸抛撒的过程非常复杂，影响因素较多，为达到基本扑灭效果，因此实验中取灭火弹水剂部分质量便

7、于分析计算，需要对模型进行合理简化。为7kg。由于灭火弹壳体强度远小于炮射灭火弹金属壳(1)灭火弹壳体采用低强度非金属材料，弹体爆炸时体强度，因而选择比药量时在常规炮射森林灭火弹最佳会很快破裂解体，其几何尺寸不会对仿真结果产生影响，比药量2的基础上适当减少，取1，装药选择最为常基金项目：石家庄市科技局科研计划项目(08108911A3)946FireScienceandTechnology，August2014，Vol33，No．8技术，20l0，29(9)：811—814．[2]尚超．机载细水雾云团灭火弹系统

8、基础理论研究[r)]．石家庄：军械工程学院，2Ol3．[3]赵益巍，朱顺官．爆炸法喷水成雾灭火弹分析[J]．四川兵工学报，2010，(5)：27～29．[4]GrantG，BrentonJ，DrysdaleD．Firesuppressionbywatersprays◆◆

9、J]．EnergyandCombustionScience，2000，26(2)：79—130．[5]李涛，王克印，