Reglas de propagación de ondas de choque en espacios confinados bajo diferentes entornos de presión inicial | Orgullo Co., Ltd de Nanning del pavo real

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 14352 (2022) Citar este artículo

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En este documento, se desarrolló un recipiente de explosión de presión inicial ajustable y se estudió el efecto de la presión negativa, la presión positiva (0,2–1,8 atm) y la presión ambiental inicial diferente en la onda de choque explosiva generada por la explosión de explosivos. Se analizaron las relaciones entre el impulso específico, la velocidad de la onda de choque, la cantidad de productos de gas explosivo y la presión ambiental para diferentes entornos de presión inicial. Se encontró que: la sobrepresión de la onda expansiva disminuye con la presión ambiental inicial de la explosión, y existe un entorno de presión negativa con una disminución drástica de la presión cercana a 0,6 atm, definida como la presión negativa supersensible Pcr. La velocidad de propagación de una onda explosiva aumenta con la disminución de la presión ambiental, y la velocidad de propagación a una presión de 1,8 atm es cuatro veces menor que la velocidad a una presión de 0,2 atm. La producción de productos de gas explosivo no cambió. Cuanto mayor sea la presión inicial del ambiente donde se encuentra el explosivo, menor será la relación entre el gas generado por la explosión y el gas de fuerza inicial en el recipiente de explosión, y mayor será el impacto en la propagación de las ondas de choque. La atenuación máxima del primer impulso específico i1 es del 72,97 % y la atenuación máxima del segundo impulso específico i2 es del 72,39 %. Los experimentos proporcionan datos de referencia para la confrontación militar a gran altitud, el desarrollo de armas y municiones a gran altitud y la ingeniería de protección de la tierra profunda.

Explosivos en el aire cuando la explosión, la generación instantánea de productos de explosión de alta temperatura y alta presión, y se comprime violentamente a su alrededor, formando una capa de interfaz comprimida, es decir, el frente de onda de choque. Al mismo tiempo, la formación de ondas dispersas dentro de los productos de la explosión, desde la interfaz aire-explosión hasta el centro de propagación de la explosión. A medida que los productos de la explosión y las ondas de choque continúan propagándose hacia adelante, cuando el producto de la explosión alcanza el límite del volumen, el producto de la explosión deja de expandirse, las ondas de choque pueden considerarse separadas de los productos de la explosión.

Los productos explosivos impactan y comprimen el aire alrededor de la fuente de explosión, lo que resulta en una cierta distancia del centro de carga, la presión de las ondas de choque nunca perturbó el estado repentino, lo que resultó en una gran presión positiva, formando una zona de presión positiva. Con el aumento del tiempo de propagación, el aire detrás del frente de ondas de choque comienza a expandirse, lo que resulta en una disminución continua de la presión, que forma una zona de presión negativa por debajo de la presión inicial. En el proceso de propagación libre de ondas de choque, la intensidad de las ondas decaerá gradualmente con el aumento de la distancia de propagación y finalmente decaerá en ondas sonoras. La curva presión-tiempo de su proceso de propagación se muestra en la siguiente Fig. 1.

Curva de la historia del tiempo de la sobrepresión típica de la onda de choque.

Explosivos en la explosión de campo libre, alta temperatura y gas de alta presión en un instante. Los productos de la explosión se propagarán violentamente en todas las direcciones y comprimirán el aire circundante, formando ondas de choque. En comparación con el espacio libre abierto, el estado de propagación de las ondas de choque en el espacio confinado es mucho más complejo, se superponen múltiples reflejos y la presión máxima generada aumenta significativamente. El efecto de las ondas de choque generadas por la explosión en varios objetos se mide principalmente por la sobrepresión máxima ∆p, la velocidad de propagación del impulso específico i u y otros parámetros. En general, se considera que el daño por explosión explosiva en forma de daños por ondas de choque. La relación entre la presión máxima, el impulso específico y la velocidad de propagación de las ondas de choque para descubrir, revelar las reglas de propagación de las ondas de choque y el mecanismo de daño, académicos nacionales y extranjeros han realizado una gran cantidad de estudios experimentales y teóricos y han presentado un serie de fórmulas semiempíricas para calcular la sobrepresión de las ondas de choque1,2,3,4.

Cuando la presión o la temperatura ambiente y otras condiciones externas cambian, la presión máxima, el impulso específico y la velocidad de propagación de las ondas expansivas, y otros parámetros también serán cambios correspondientes, especialmente cuando cambia la presión ambiental inicial, las características de propagación de las ondas de choque en comparación con el caso de la presión atmosférica cambiará significativamente. Con respecto a las reglas de propagación de las ondas de choque de explosión bajo diferentes entornos de presión, académicos nacionales y extranjeros han llevado a cabo diferentes estudios y han logrado algunos resultados de investigación valiosos. Los productos de explosión en un entorno de vacío fueron estudiados por Zhang et al.5 mediante experimentos, se concluyó que en el entorno de vacío, la propagación de los productos de explosión tuvo una disminución direccional significativa, la energía también es más rápida. Li et al.6 simularon los cambios de los parámetros característicos de la explosión de campo cercano de explosivos de aceite de amonio bajo diferentes grados de vacío utilizando el software de simulación AUTO-DYN, y desarrollaron una fórmula de cálculo de sobrepresión aplicable a la explosión de campo cercano de explosivos de aceite de amonio. Usando un dispositivo de evacuación, Zhu7 concluyó experimentalmente que la presión de las ondas de choque en el puerto de estriado disminuye aproximadamente de forma lineal con la disminución de la presión ambiental. You et al.8, variando la temperatura y la presión ambientales iniciales, realizaron experimentos sobre la detonación en tubo de C5-C6 de combustibles de hidrocarburos, y los resultados mostraron que el efecto de la temperatura en los parámetros de detonación era mucho menor que el de la presión inicial en condiciones ambientales. Al realizar experimentos de explosión en un entorno de presión negativa, Wang et al.9 demostraron que la velocidad máxima de vibración del cilindro y el nivel de presión sonora del ruido de explosión tendían a disminuir con la disminución de la presión inicial y la frecuencia de vibración principal de el cilindro disminuyó con la disminución de la presión inicial.

Xie et al.10 estudiaron las reglas de propagación de las ondas de choque de explosión a diferentes altitudes a partir de las características de las ondas de choque de aire de explosión esféricas unidimensionales. Basándose en la fórmula del aguacero propuesta por Orlenko, la derivación al entorno de la meseta, una comparación del cambio en los parámetros de las ondas de choque a diferentes altitudes, da cuantitativamente el grado de influencia de la altitud de la meseta en las características de propagación de las ondas de choque explosivas. Song et al.11 utilizaron el software de elementos finitos LS-DYNA para simular las reglas de propagación de ondas de choque cuando el centro de una estructura confinada es detonada bajo diferentes grados de vacío y concluye que cuando la distancia de escala es superior a 0,8, LS-DYNA puede solo se puede aplicar para simular campos de presión con una presión inicial de 0,01–0,06 MPa. Jack Jr et al.12 realizaron simulaciones de grandes ráfagas de aire para derivar características de ondas de choque que no satisfacen la ley de Sachs. Bajo diferentes condiciones de presión atmosférica (81,4 kPa, 101,3 kPa, 156,5 kPa), Veldman et al.13 realizaron estudios experimentales y numéricos sobre la presión y el impulso de las ondas de choque reflejadas y encontraron que el impulso reflejado era más sensible a los cambios en la presión ambiental como la distancia entre la carga y la estructura reflejada aumentó. Silnikov et al.14 estudiaron el efecto de la presión inicial sobre el componente cuasiestático después de la carga explosiva y demostraron experimentalmente que el efecto de las ondas de choque de una explosión en un ambiente por debajo de la presión atmosférica normal es menor que el efecto de una explosión similar que ocurre a condiciones normales. presión atmosférica. Izadifard et al.15 estudiaron el efecto de la presión ambiental sobre varios parámetros de ondas de choque y demostraron que la sobrepresión sobre la altura del nivel del mar es menor que la sobrepresión a la altura del nivel del mar. La investigación anterior sobre ondas de choque en un solo entorno de presión o simulación numérica de diferentes entornos de presión, pero no se han informado estudios experimentales sobre la propagación de ondas explosivas en espacios confinados bajo diferentes niveles de vacío, la falta de investigación experimental sistemática en esta área , no se ha formado una presión ambiental inicial diferente del sistema de la teoría de la explosión.

En la actualidad, el estudio de la presión ambiental inicial sobre la regla de propagación de ondas de choque explosivas consiste principalmente en simulaciones numéricas de software como AUTODYN junto con un número limitado de experimentos, y la mayoría de ellos son experimentos de presión negativa. Para una gama más amplia de presión inicial, especialmente la presión negativa multigradiente, el entorno de presión positiva sobre el impacto de las ondas de choque explosivas carece de un estudio comparativo sistemático y completo.

En este artículo, el análisis teórico del efecto de diferentes presiones ambientales iniciales sobre los parámetros de las ondas de choque explosivas, el uso de contenedores de explosivos de columna de presión inicial ajustable pequeña para llevar a cabo estudios experimentales de propagación de ondas de choque explosivas bajo diferentes presiones ambientales iniciales, para explorar la impacto de la presión inicial en la propagación de la onda de choque explosiva y las reglas de cambio de productos de gas explosivo.

Las cantidades físicas que afectan los parámetros de la onda de choque de una explosión explosiva en el aire son: la energía total E liberada por la explosión explosiva, la presión ambiental del aire p, la densidad del aire ρ y la distancia de propagación r. Ignorando la viscosidad y la conducción de calor del medio de aire, la sobrepresión máxima de la onda de choque de explosión se puede expresar como una función de los parámetros del aire:

Del teorema Π, se puede ver que hay 3 medidas fundamentales en la ecuación. (1): M, L y T, correspondientes a 3 dimensiones físicas de referencia independientes, y eligiendo E, p y ρ como variables independientes, la medida combinada de la medida es 3.

Sea la combinación adimensional de \(\lambda \)1:

Entonces:

Calculado:

Del mismo modo, podemos derivar:

c0 es la velocidad del sonido.

Sustituye (4), (5) y (6) en (1):

Para la presión que alcanza la onda de choque en el momento (t = 0) a diferentes distancias, la relación de presión pico de la onda de choque es la siguiente:

En las mismas condiciones, la energía liberada por la explosión explosiva solo está relacionada con la masa de carga me

donde, \(pv^{n} = p_{H} v_{H} ,p_{K} \le p \le p_{H} \, \).

Puede verse que la presión ambiental ph tiene un efecto sobre la sobrepresión de la onda de choque de la explosión Δpm.

La expansión de los productos de detonación comienza desde el punto C–J. Debido al corto tiempo que transcurre desde la presión C-J formada por la explosión explosiva hasta la onda de choque inicial formada por el contacto con el medio, puede considerarse aproximadamente como el proceso de expansión isoentrópica del gas ideal. Para el caso de productos de explosión que vuelan al aire, se puede suponer que el proceso de acción es unidimensional, se consideran los parámetros de la interfaz inicial y se utilizan las siguientes dos líneas de aislamiento segmentadas para reemplazar la curva adiabática de expansión en el proceso real16.

En la fórmula, los exponentes isoentrópicos n y k pueden ser 3 y 1,2, respectivamente. \({p}_{H}\) y \({v}_{H}\) son los parámetros de los productos de detonación en el frente de onda de detonación, D es la velocidad de detonación del explosivo, \({c}_{ K}\) es la velocidad de la partícula en el punto K. \({p}_{K}\) y \({v}_{K}\) son los parámetros del producto de detonación en el punto K, y sus valores pueden determinarse mediante la ecuación hugoniot de las ondas de detonación.

La siguiente fórmula puede determinar la tasa de expansión de los productos de detonación16.

transformado

La presión inicial de las ondas de choque se puede determinar mediante la siguiente ecuación16.

\({p}_{x}\) es la presión inicial de la onda de choque, ρa es la densidad inicial del aire.

Combinando las dos fórmulas anteriores y sustituyendo n y k para simplificar:

Según Izadifard15, asumiendo que la energía interna y la temperatura del aire son constantes, la relación entre presión y densidad bajo diferentes grados de vacío se puede simplificar de la siguiente manera:

donde ρ1 y p1 son la densidad y la presión del aire en un entorno determinado; ρ1 y p0 son la densidad y la presión del aire a la presión atmosférica, respectivamente.

De acuerdo con el análisis de las Ecs. (7-10), cuando la densidad del aire disminuye, es decir, cuando la presión del aire disminuye, la tasa de expansión de los productos explosivos aumenta. La nueva observación (14) muestra que cuanto mayor sea la densidad inicial del aire, mayor será la intensidad de la onda de choque inicial. La velocidad inicial de la onda de choque se puede simplificar con la siguiente fórmula16.

Se puede ver a partir de la Ec. (17) que cuanto mayor es \({v}_{x}\), mayor es \({D}_{x}\), es decir, cuanto menor es la densidad inicial del aire, mayor es la velocidad inicial de la onda de choque es. Por supuesto, el proceso de análisis considera que los valores de n y k son constantes, y el análisis en este caso es ideal. Sin embargo, aún se puede obtener la conclusión correcta para el análisis cualitativo.

El recipiente de explosión desarrollado se muestra en la Fig. 2. El recipiente de explosión es un cilindro y el material principal está hecho de acero inoxidable, la altura del recipiente es de 43,3 cm, el diámetro interior es de 37,5 cm, el diámetro exterior es de 38,7 cm y la pared El grosor es de 0,6 cm.

Recipiente de explosión de columna de presión inicial ajustable.

El sistema de prueba consta de un recipiente de explosión, un manómetro digital, un manómetro digital de vacío, un transductor de presión PCB (113B24), un acondicionador de señal, un osciloscopio Lecroy y un sistema de regulación de presión. El sistema de regulación de presión consta de una bomba de vacío y un compresor de aire. Tanto la configuración experimental como el sistema de prueba se muestran en la Fig. 3.

Pruebas experimentales y sistemas de recogida de datos.

Se utilizó un detonador eléctrico industrial (aproximadamente 1,07 g de TNT equivalente) como fuente del explosivo, con el punto de concentración hacia abajo y perpendicular al fondo de la embarcación. El fondo del detonador estaba a 3,9 cm del fondo del recipiente. El sensor de presión de PCB se fija en el eje del recipiente, directamente sobre la fuente de explosión, que se puede ajustar hacia arriba y hacia abajo por medio de una rosca, y la superficie sensible era perpendicular al eje del recipiente. El sistema de ajuste de presión se utilizó para ajustar los diferentes entornos de presión y el manómetro digital para observar la presión dentro del recipiente para lograr diferentes entornos de presión inicial en el recipiente de explosión. En el mismo punto de distancia del centro de explosión, se probaron explosivos en 1,4 atm, 1,2 atm, 1,0 atm, 0,8 atm, 0,6 atm y otros entornos de presión diferentes en los datos de sobrepresión de reflexión de ondas de choque de explosión del recipiente, para obtener la curva de tiempo de sobrepresión.

Cuando los explosivos explotan en el contenedor de explosivos, los productos de la explosión comprimen rápidamente el gas circundante, lo que resulta en un rápido aumento de la presión en un período de tiempo muy corto hasta un máximo. A medida que las ondas de choque continúan propagándose hacia adelante cuando las ondas de choque golpean la pared del contenedor o el fondo del contenedor y otros lugares aparecerán superpuestos y convergerán, dependiendo de la estructura del contenedor, el reflejo de la situación es diferente. Cuando se produce un reflejo superpuesto de las ondas de choque, la presión aumenta drásticamente, hasta varias veces la presión inicial de la explosión. Dependiendo del tipo de reflexión, la intensidad reflejada también varía7. Cuando la presión inicial dentro del recipiente es diferente, el estado de propagación también cambia y, a medida que se propagan las ondas de choque, se produce una atenuación gradual de la energía dentro del recipiente. La Figura 4 muestra la curva de tiempo de sobrepresión bajo diferentes condiciones de presión.

Curvas ∆p–t de ondas de explosión a diferentes presiones ambientales.

En comparación con el caso de los explosivos que explotan en el espacio libre, existen algunas características únicas de las curvas de historial de tiempo de sobrepresión. En el recipiente, las ondas de choque se reflejan varias veces, de modo que la curva de historial de tiempo de sobrepresión tiene múltiples picos, y el segundo pico de presión es más alto que el primer pico de presión. Una zona de presión negativa irregular está presente en la mitad trasera de la curva, y ocasionalmente el pico trasero es más alto que el pico delantero. A medida que aumenta la presión inicial, aumenta el intervalo de tiempo entre la primera y la segunda presión máxima.

El primer pico de presión p1 es la sobrepresión de las ondas de choque que actúan directamente perpendiculares a la superficie sensible del sensor después de la explosión sin ningún reflejo. Debido a que la configuración experimental del centro del detonador al fondo de la distancia del contenedor L2 = 3,9 cm que el radio del recipiente R = 18,8 cm tiene una clara ventaja de distancia, la sobrepresión del primer reflejo normal de la onda expansiva a través del fondo del El recipiente alcanzó el sensor significativamente más rápido que la sobrepresión de la primera reflexión oblicua a través de la pared anular del recipiente.

Con una altura fija del detonador, la presión de las ondas expansivas se mide por separado para diferentes condiciones de presión inicial. El cálculo de la sobrepresión de las ondas expansivas se puede obtener mediante la siguiente ecuación17:

Vm es el voltaje pico del osciloscopio (V), es la sensibilidad de los sensores de presión (V/MPa). El valor promedio de Sq después de dos calibraciones fue de 716,55 mV/MPa.

El tiempo de propagación de las ondas expansivas a la superficie de contacto del sensor se estableció como un momento uniforme, y las curvas Δp–t se miden para diferentes presiones iniciales en el recipiente, como se muestra en la Fig. 5. El primer pico de sobrepresión y el segundo pico de sobrepresión El pico de las ondas expansivas con la presión inicial en el recipiente se muestra en la Fig. 5.

Curvas ∆p–t de ondas de explosión a diferentes presiones ambientales.

Como puede verse en el análisis de las Figs. 5 y 6, y la propagación de ondas de choque de explosión de campo libre es diferente, las ondas de choque dentro del recipiente debido a las limitaciones de la pared del contenedor, hay múltiples reflejos de ondas de explosión superpuestos a la situación, hay múltiples picos de presión de ondas de explosión. Mientras que el segundo pico de ondas de presión es la explosión del detonador generada por las ondas de presión que primero se propagaron al fondo del recipiente y luego produjeron una superposición de reflexión. En consecuencia, se muestra un aumento significativo en el segundo pico de presión de las ondas de choque. A medida que aumenta la presión inicial, aumenta la diferencia de presión entre el primer y el segundo pico de presión.

Variación del primer y segundo pico de sobrepresión con la presión inicial.

A medida que aumenta la presión inicial dentro del recipiente, el tiempo de llegada del segundo pico de ondas de presión se retrasa, las condiciones de presión iniciales del recipiente de explosión tendrán un impacto significativo en el estado de propagación de las ondas de choque de explosión. En diferentes condiciones de presión inicial, cuando la distancia del centro de voladura es constante, la presión máxima de las ondas de explosión aumenta con la presión inicial dentro del recipiente. Como puede verse, la reducción de la densidad del medio gaseoso dentro del recipiente puede reducir efectivamente el efecto destructivo de las ondas de explosión. Con la reducción de la presión inicial en el contenedor, la densidad del aire en comparación con la presión atmosférica ha sido gradualmente más delgada, la explosión generada por la propagación de la energía depende en gran medida de los productos de la explosión, como se puede ver en la Fig. 7, con el ambiente inicial Reducción de la presión, debido a la falta de medio de aire, la propagación de la energía de las ondas de explosión se acelera gradualmente, es más difícil formar reflejos múltiples.

Curvas ∆p–t de ondas expansivas a tres presiones ambientales diferentes.

Para facilitar el análisis del efecto de la presión inicial dentro del recipiente sobre la velocidad de propagación de las ondas expansivas, la velocidad de las ondas expansivas se considera constante durante todo el proceso desde la propagación de las ondas expansivas hasta el sensor de presión. La velocidad de propagación de las ondas expansivas se puede obtener registrando el tiempo y la distancia de propagación. La siguiente Tabla 1 y la Fig. 8 muestran la diferencia de tiempo de las ondas y la velocidad de las ondas expansivas.

Velocidad de las ondas de choque bajo diferentes presiones ambientales.

A medida que aumenta la presión inicial dentro del recipiente, el tiempo que tardan las ondas expansivas en llegar al mismo punto de medición aumenta gradualmente y su velocidad de propagación promedio disminuye. Se puede observar que la presión ambiental varía en un cierto intervalo, y no existe correlación entre el aumento de la sobrepresión de las ondas de choque y la disminución de la velocidad de las ondas.

El impulso específico generado por las ondas de choque de la explosión se puede calcular de acuerdo con la siguiente ecuación:

donde t es la duración de la compresión, ∆p es el valor de sobrepresión y τ es el tiempo de acción de la presión positiva.

El factor de impulso específico relativo γ se define como la relación entre el impulso específico a 1 atm y el impulso específico a diferentes valores iniciales en la vasija explosiva. Los resultados del cálculo se muestran en las Figs. 9 y 10.

Variación del impulso con la presión inicial en el recipiente.

Variación del factor de impulso específico relativo con la presión inicial.

Las reglas de variación del impulso específico i1 y el impulso específico i2 de la primera onda expansiva a diferentes presiones iniciales se dan en la Fig. 9. Como se puede ver en la Fig. 9, el impulso específico i1 e i2 también aumentan a medida que aumenta la presión inicial. del buque aumenta. En el rango de 0,4 atm a 0,8 atm, el impulso específico i1 cambia más lentamente, en el rango de 0,2 atm a 0,4 atm, el impulso específico i1 disminuye más rápidamente, el impulso específico i2 disminuye más rápidamente después de 0,6 atm, especialmente en el Rango de 0,4 atm a 0,6 atm. En el rango de presión positiva, el impulso específico i2 aumenta más lentamente, en comparación con i1, lo que aumenta significativamente la tasa (Información complementaria).

Los factores de impulso específicos relativos γ1 y γ2 reflejan el decaimiento del primer y segundo impulso específico de las ondas de explosión dentro del recipiente, respectivamente, y el mayor valor de γ indica el decaimiento más rápido. Cuando cambia la presión inicial dentro del recipiente, la caída más alta del primer impulso específico i1 72,97 %, la caída más alta del segundo impulso específico i2 72,39 %.

De las figs. 9 y 10 se pueden encontrar en el entorno de presión negativa que cambia la cantidad de impulso, calcule el entorno de presión negativa dentro de los 10,0 ms después de la detonación del impulso específico, lo que da como resultado la Fig. 11. Se puede ver el análisis que hay un entorno de presión negativa con una fuerte reducción en la presión de sobrepresión, definida como presión negativa sensible a la sobrepresión Pcr, estas condiciones experimentales Pcr son una región de casi 0,6 atm dentro de un cierto valor.

Variación del factor de impulso con la presión inicial.

La carga principal del detonador utilizado en el experimento es hexógeno (RDX), y su ecuación de explosión es la siguiente.

La cantidad de gas producido por la explosión del detonador es n = 0,0424 mol.

Los experimentos encontraron que, independientemente de la presión negativa inicial establecida en el contenedor de explosivos, cada explosión antes y después de la estabilidad de la diferencia de presión digital en el valor de aproximadamente 2,8 kPa, es decir, el valor incremental de la presión del aire en el contenedor fue aproximadamente 2,8 kPa. El volumen del contenedor explosivo es de 34,8 L, de acuerdo con la ecuación de estado de los gases ideales, el incremento de gas en el contenedor se calcula de la siguiente manera:

n0 es la cantidad de gas original en el recipiente de explosión, Δn es el aumento de gas en el recipiente después de la explosión y k es el porcentaje de incremento de gas.

Los cálculos teóricos y los experimentos medidos después de la explosión de la generación de gas son relativamente cercanos, lo que indica que la diferencia en el entorno de presión inicial no afecta la cantidad de productos de gas de explosión del detonador experimental. Como se muestra en la Tabla 2, cuanto menor sea la presión del entorno inicial, la cantidad de gas generado por la explosión en relación con la cantidad de gas en el porcentaje del contenedor original es mayor.

En este documento, diseñamos un recipiente de explosión de columna de presión ajustable pequeño de ϕ320 mm × 430 mm, realizamos diferentes pruebas de explosión de presión inicial, probamos los parámetros de explosión de detonadores industriales a diferentes presiones iniciales y estimamos la velocidad de propagación de las ondas de choque de explosión. Las principales conclusiones se obtuvieron de la siguiente manera.

En condiciones de equivalente de explosión constante y distancia desde el centro de explosión, la sobrepresión de la onda de choque disminuye con la presión ambiental inicial de la explosión. Tamaño de la velocidad de la onda de choque de explosión y densidad media de propagación, cuanto menor sea la presión ambiental inicial, más delgado será el gas, más rápida será la propagación de la onda de choque. La velocidad de propagación de una onda explosiva aumenta con la disminución de la presión ambiental, y la velocidad de propagación a una presión de 1,8 atm es cuatro veces menor que la velocidad a una presión de 0,2 atm.

Con los cambios iniciales de presión ambiental, la cantidad de productos de gas explosivo producidos no cambia. Cuanto mayor sea la presión inicial del entorno en el que se encuentra el explosivo, menor será la cantidad de gas producido por la explosión en relación con la proporción del volumen de gas de fuerza inicial en el contenedor de explosivo, la influencia en la propagación de ondas de choque también es menor

El factor de impulso específico relativo γ se define para medir la atenuación del impulso específico de la primera y la segunda onda expansiva en el recipiente. La atenuación máxima del primer impulso específico i1 es del 72,97 % y la atenuación máxima del segundo impulso específico \(i\)2 es del 72,39 %.

Cuando la presión inicial dentro del tanque es baja hasta cierto punto, la energía generada por la explosión decaerá rápidamente. En este momento, la transmisión de energía depende principalmente de los productos explosivos y el aumento de la velocidad de onda está limitado por la velocidad de los productos explosivos.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado y sus archivos de información complementaria.

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Descargar referencias

El trabajo presentado en este documento ha sido financiado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China bajo NO. 11872002.

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Grupo de tecnología BGRIMM, Pekín, 100160, China

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Escuela de Ingeniería Civil y Arquitectura, Universidad de Ciencia y Tecnología de Anhui, Huainan, 232001, China

Z. M. Li

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Todos los autores contribuyeron y revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Q. Wang.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Wang, FQ, Wang, Q., Wang, YJ et al. Reglas de propagación de ondas de choque en espacios confinados bajo diferentes ambientes de presión inicial. Informe científico 12, 14352 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-18567-0

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Recibido: 04 marzo 2022

Aceptado: 16 de agosto de 2022

Publicado: 23 agosto 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-18567-0

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