爆炸场冲击波压力测量及数据处理方法研究

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弹药战斗部爆炸产生的冲击波是高效毁伤武器工作过程中特有的特征物理量,它表征着武器的威力和工作状态,对弹药威力设计有重要意义。文中针对地面反射冲击波压力测试时出现的寄生效应、干扰和自由场冲击波压力测试中遇到的常见问题,分别对地面反射冲击波压力测试影响因素、自由场冲击波压力测试方法和冲击波信号处理方法进行研究。从理论上分析了热作用、振动、地震波和电缆线效应等因素对地面反射冲击波压力测量造成影响的机理,通过力锤敲击实验、温度及电缆线实验分析了干扰因素对地面反射冲击波压力测量的影响程度,使用LS-DYNA建模仿真的方法探究传感器安装平板尺寸对地面反射冲击波压力测量的影响。通过FLUENT建模仿真出在冲击波作用下圆盘式传感器安装结构和楔形传感器安装结构周围的流场分布,并在此基础上设计了一种楔形传感器安装结构。出于获得准确的冲击波信号参数的目的,使用EMD方法去除冲击波信号的趋势项,比较了各数字滤波器对冲击波信号的滤波效果,并通过FFT和小波包分解对冲击波的频率特性和能量分布进行分析。针对常用数值积分的方法计算冲击波比冲量时出现向上漂移的问题,提出了稳定化数值积分并使用实测数据对其加以验证。最后通过野外爆炸试验对地面反射冲击波测量时采取干扰抑制措施的抑制效果以及使用新设计的楔形自由场传感器安装结构的测试效果加以检验。试验结果表明,采取的抑制措施是有效的,所设计的楔形传感器安装结构与标准的自由场传感器测试结果十分接近,能够满足自由场冲击波压力测试的要求。
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