爆轰理论（上）课件.ppt

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1、5爆轰理论爆轰理论：研究炸药爆炸反应过程中各物理参数（P、u、D、ρ、T、v）变化规律基础：流体动力学主要理论：C—J理论（Chapman-Jouguet）→气相爆轰（经典）Z-N-D理论（Zeldovich-VonNeuman-Doring）→凝聚相爆轰炸药的爆轰过程是带有化学反应的冲击波的传播过程7/29/20211①波：在弹性介质中，某个局部受到作用后，由于物质点的相互作用，由近及远地使物质质点陆续发生扰动，这种扰动在介质的传播就称为波。水波，音波，电磁波···②波阵面：介质的原始状态与扰动状态的交界面称波阵面③纵波与横波：波阵面移动方向与介质质点振动方向平行称纵波。

2、波阵面移动方向与介质质点振动方向垂直称横波。④波速：波阵面在介质中传播的速度。⑤波的传播方向：波阵面的移动方向。5.1波的基本概念7/29/20212⑥压缩波：波阵面到达之处，介质的状态（P、ρ、T）参数增加的波称压缩波，波的传播方向与介质运动方向相同。P79图5.1⑦膨胀波（稀疏波）：波阵面到达之处，介质的状态（P、ρ、T）参数减小的波称膨胀波，波的传播方向与介质运动方向相反。P79图5.27/29/20213⑧音波：介质质点在原来的位置振动，而波向左右传播，这种波称音波，音波是弱压缩波或膨胀波的合成。⑨冲击波：是波面以突跃面的形式在弹性介质中传播的压缩波，波阵面上介质

3、的状态参数变化是突跃的。⑩爆轰波：是含有化学反应能量支持的冲击波，因为有化学反应能量的支持，因此爆轰波所以具有稳定的传播特性。7/29/20214音波是弱的压缩波或膨胀波的合成，波的传播速度仅取决于介质状态音速可以看作是介质的状态参数，音速是弱扰动在介质中的传播速度。（2）音速公式7/29/20215（1）①质量守恒定律:流入波阵面的质量等于流出波阵面的质量音速公式推导（先以压缩波）7/29/20216②动量守恒定律（动量的变化=压力变化×时间）右左（2）7/29/20217由（1）得代入（2）7/29/20218∵弱扰动（3）∴同样膨胀波也可导出（3）式∴弱的压缩波的传播速度

4、只与压力和介质密度的比值有关。7/29/20219又∵弱扰动的传播与周围介质是绝热的。∴压缩和膨胀过程是等熵的（物化）∴如果音波的传播介质是理想气体则（4）7/29/202110又∵等熵过程：代入（4）理想气体∴（5）∴音速与介质的温度、压力有关，与介质种类有关。K-绝热指数7/29/2021115.2冲击波的形成①活塞原理P83图5.4冲击波形成原理示意图7/29/202112压缩→密度↑→速度↑→压缩迭加→P、、T↑→压缩追赶→强压缩波形成→阶跃变化（即冲击波）∴介质状态发生突跃变化的波即是冲击波。7/29/202113②特点a.波阵面的两边介质状态参数差别很大，是突变的或

5、称有较大梯度。b.波阵面运动的方向与介质的运动方向相同。c.波阵面传播以压缩波形式传播的。∴波后的>波前7/29/202114③冲击波与音波的区别①传播速度：（未扰动介质的音速）②状态参数变化形式:突跃----接近于零③介质移动:位移－平衡位置来回振动④波速影响因素：强度有关－仅与介质状态参数有关、T、P⑤周期性：无周期－周期⑥热力学特征：熵增大－等熵7/29/202115波阵面两侧介质状态参数（T、、P）和运动参数（、）之间的关系称冲击波基本关系式。建立依据，三大定律:质量守恒动量守恒能量守恒（4）冲击波基本关系7/29/202116①质量守恒（物质量相等，物质不灭）（5-11

6、）7/29/202117②动量守恒动量的变化等于外合力作用的冲量（力×时间）（5-13）∴7/29/202118（能量变化等于对外所作的功）能量=内能+动能流入能量流出③能量守恒右侧做功右侧：因作用力与运动方向相反，为负号7/29/202119化简整理（5-14）冲击波基本关系式（5-11）、（5-13）、（5-14）7/29/202120由冲击波的三个基本关系式可导出冲击波的有关参数计算公式由状态参数（P、V、）计算冲击波相关系数（）8个（5）冲击波参数计算7/29/202121由（5-11）式∴则7/29/202122代入（5-13）（5-17）（5-18）∴7/29/202

7、123由（5-14）整理得将（5－17）式代入得（5-19）7/29/202124计算冲击波参数计算公式冲击波速度方程式（米海尔逊方程）冲击波绝热方程式（冲击波雨果尼奥方程）瑞利线7/29/202125∵在理想气体状态下（5-20）代入（5-19）式，整理得∴由气体状态初始参数（）可利用冲击波关系式，计算冲击波波阵面参数（）。7/29/202126例1（pp86－87）补充例（讲稿5－11）7/29/202127①冲击波阵面上已扰动介质的状态参数主要与冲击波波速有关；②冲击波相对