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大体积燃料空气混合物爆轰基础问题,是当前安全科学与工程学科研究的重点和难点。大体积燃料空气混合物爆轰不但是煤矿、石化等民用工业重大爆炸事故灾害的主要形式,同时也是国防工业云雾爆轰武器研究的重点内容。将大体积装药分解为若干局部的组合,是当前解决大体积云雾爆轰问题的主要途径。利用云雾爆轰实验系统和有限元数值计算方法,本文开展了由90°角扇形局部装药结构的云雾形成、云雾爆轰,以及由4个局部组成大体积装药的多点云雾爆轰相互作用的特性研究,主要研究成果有:(1)利用实验与数值计算方法,研究了扇形装药结构在轴对称抛撒药爆轰驱动下燃料抛撒过程。取扇形圆弧中垂线向外为0°方向,并分别按逆时针旋转90°、135°和180°作为4个特征方向。结果表明:在轴对称荷载下壳体在0°方向最先出现破裂,最晚为135°方向;二者时间差约为100μs;在燃料分散300ms时刻,4个特征方向燃料抛撒半径与等效圆柱体装药结构实验值之比分别为0.59、0.96、1.35和1.12。在此基础上提出了云雾体积计算模型,并进一步分析了抛撒药的类型、装药位置以及刻槽条件对壳体动态响应与燃料初始状态的影响。(2)在扇形装药结构的燃料抛撒基础上,研究了燃料空气混合物的爆轰特性。结果表明:在4个特征方向上云雾爆轰的峰值超压、正压作用时间和比冲量具有显著差异,在距离云雾中心8m处的峰值超压与等效圆柱体装药结构实验值之比存在最大比值,为0.89:0.43:1.68:0.54;正压作用时间在15m处存在最大比值,为0.98:1.62:0.85:1.64;比冲量在20m处存在最大比值,为0.68:1.0:0.7:1.56。结合多物质组分模型对扇形装药结构云雾爆轰超压场进行数值计算,得到了竖直横截面超压场分布和地面等超压线及其面积。(3)基于高速摄像与压力传感器实验系统,研究了放置于“十”字对称方向、距离中心22m处的4个扇形装药结构的云雾爆轰相互作用特性。结果表明:在0°方向、距离中心点5m处由4点云雾爆轰相互作用产生的峰值超压为0.17MPa,正压作用时间为19.9ms,比冲量为0.87MPa·ms,与单点爆轰具有明显区别。在实验结果基础上,进行了4点云雾间距对爆轰超压场影响的数值研究。发现了中心区域竖直方向4m处的峰值超压为1.78MPa,是单点云雾爆轰相同位置峰值超压的4.9倍。本文针对单个扇形装药结构条件下的云雾形成和爆轰,以及由4个扇形装药结构组成的大体积装药多点云雾爆轰相互作用特性研究,是大体积云雾爆轰研究的基础;取得的研究结果对工业重大爆炸事故的预防与控制,以及大体积装药云爆武器发展具有理论指导意义。