冲击波在水土交界面透射和反射压力的计算

O382.1; 冲击波在水土交界面的透射、反射压力计算尚缺乏可靠的计算理论,利用质量守恒方程、动量守恒方程以及水、土的状态方程,分别推导得到冲击波在水、土介质中传播的Hugoniot关系以及p-u曲线,进而从理论上解析得到冲击波在水土交界面处的透射和反射压力.分别建立了水中自由场、水-土分层介质场的二维数值计算模型,其中水、土参数与理论推导时采用的三相介质饱和土计算模型中的参数保持一致.计算结果表明,水土交界面透射、反射压力的理论解与数值解具有高度的一致性.采用 80 g TNT炸药,距离水土交界面 0.1～0.9 m(比例爆距为 0.232～2.089 m/kg1/3)爆炸时,得到的透射、反...

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Published in爆炸与冲击 Vol. 44; no. 11; pp. 49 - 59
Main Authors 严富怀, 岳松林, 邱艳宇, 王明洋, 何勇
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾全国重点实验室,江苏 南京 210007%南京理工大学机械工程学院,江苏 南京 210094 01.11.2024
Subjects
理论计算
reflection pressure
water-soil interface
theoretical calculation
冲击波传播
透射压力
transmission pressure
水土交界面
反射压力
shock wave propagation
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ISSN1001-1455
DOI10.11883/bzycj-2023-0440

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Summary:O382.1; 冲击波在水土交界面的透射、反射压力计算尚缺乏可靠的计算理论,利用质量守恒方程、动量守恒方程以及水、土的状态方程,分别推导得到冲击波在水、土介质中传播的Hugoniot关系以及p-u曲线,进而从理论上解析得到冲击波在水土交界面处的透射和反射压力.分别建立了水中自由场、水-土分层介质场的二维数值计算模型,其中水、土参数与理论推导时采用的三相介质饱和土计算模型中的参数保持一致.计算结果表明,水土交界面透射、反射压力的理论解与数值解具有高度的一致性.采用 80 g TNT炸药,距离水土交界面 0.1～0.9 m(比例爆距为 0.232～2.089 m/kg1/3)爆炸时,得到的透射、反射压力的理论解与数值解误差均小于 7%,根据解析解得出反射压力与水中入射压力之比,反射压力系数在 1.6～1.8 范围内;距离水土交界面 0.5 m时,饱和土的含气量在 0～10%范围内变化,得到的透射、反射压力的范围为 63.8～70.0 MPa,此时其反射压力系数在 1.55～1.70 范围内.推导得出的冲击波在水土交界面透射、反射压力的计算方法,物理意义明确、计算精度高,可为开展水下爆炸对水底土中工程结构的毁伤评估提供理论基础.
ISSN:1001-1455
DOI:10.11883/bzycj-2023-0440