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水下爆炸是一个非常复杂的能量转换的物理化学过程,也是一个大变形的过程,其巨大的破坏力应用于冰凌灾害领域的冰凌爆破非常有意义。现场试验表明,TNT炸药水下爆炸对于冰体的破坏足以达到防灾减灾的目的。
本文在理论分析的基础上,对组合TNT炸药水下爆炸进行了数值模拟研究,模拟了整个水下爆炸的过程,对冰凌爆破领域内的爆破阵列进行了一定程度上的的优化,从而为聚能随进破冰器材阵列爆破技术提供理论指导。
应用ANSYS/LS-DYNA软件建立组合TNT炸药水下爆炸计算模型,进行了数值模拟,数值模拟结果中的冲击波压力峰值时程曲线与经验公式计算值基本吻合,对于整个水下爆炸过程的数值模拟结果与现场试验的结果基本吻合。结合内蒙古包头市磴口河段冰凌爆破现场试验,探讨了有效爆破范围,碎冰直径与装药量,装药深度之间的关系;结合整个建模过程以及数值计算结果,探讨了材料模型选择,网格划分,边界条件,流固耦合算法以及模型算法对冲击波峰值压力,有效爆破范围等数值计算结果的影响;结合水下爆炸理论分析,探讨了库尔经验公式以及其他水下爆炸理论公式对于水下爆炸荷载计算的影响,进一步对整个模型的影响;结合组合TNT炸药水下爆炸数值模型,探讨了冰凌爆破领域内的阵列爆破的可行性,并对其在理论和数值计算指导的基础上优化爆破参数,达到效果有效,成本合理的目的,从而为阵列爆破的聚能随进破冰器材研发提供依据。
本论文所有的研究工作旨在为黄河流域及黑龙江流域等其他流域冰凌灾害防灾减灾研究以及聚能随进破冰器材装备研发提供参考。