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Blast wave modification by detonator placement
Shock Waves ( IF 2.2 ) Pub Date : 2020-09-29 , DOI: 10.1007/s00193-020-00958-9
C. Needham , J. Brisby , D. Ortley

The blast wave generated by a high explosive detonation is dependent not only on the shape of the charge but on the location of the detonator or detonators. Even for a spherical charge, the blast wave can be very asymmetric if the initiation is not at the center of the charge. The asymmetry is even greater for cylindrical charges. High-resolution, high-fidelity calculations of the blast wave generated by several spherical and cylindrical charges have been used to quantify these differences for free-field blast propagation. Except for the center-detonated spherical charge, the blast wave never becomes spherical. Several examples are shown to demonstrate and quantify the asymmetries and to illustrate that the blast wave, once asymmetric, can never regain spherical symmetry. At distances of over 40 charge radii, the asymmetries are clearly defined. As the overpressure at the shock front decays below half a bar, the propagation velocity approaches ambient sound speed. At half a bar (50 kPa), the Mach number of the shock is 1.19 and at a tenth of a bar (10 kPa) the shock velocity is only Mach 1.04. If the shock front is asymmetric at low overpressures, all parts of the shock front are moving at very nearly the same velocity and can therefore never “catch up” to other parts of the front: once asymmetric, always asymmetric. Results of several calculations have been analyzed to determine the quantitative differences in shock properties resulting from detonator placement and charge shape. Properties are significantly different behind the shock fronts, especially in the density distribution.



中文翻译:

通过放置雷管改变爆炸波

由高爆炸力爆炸产生的爆炸波不仅取决于装药的形状,还取决于雷管的位置。即使对于球形电荷,如果起始点不在电荷中心,爆炸波也可能非常不对称。圆柱电荷的不对称性甚至更大。由几种球形和圆柱形电荷产生的爆炸波的高分辨率,高保真度计算已用于量化自由场爆炸传播的这些差异。除了中心引爆的球形装药外,爆炸波永远不会变成球形。显示了几个示例,以证明和量化不对称性,并说明爆炸波一旦不对称,就永远无法恢复球形对称性。在超过40个电荷半径的距离上,清晰地定义了不对称性。当激波前部的超压衰减到半bar以下时,传播速度接近环境声速。在一半巴(50 kPa)时,冲击的马赫数为1.19,而在十分巴(10 kPa)时,冲击速度仅为1.04马赫。如果在较低的超压下冲击波前部是不对称的,则冲击波前部的所有部分都以几乎相同的速度运动,因此永远无法“追赶”到前沿的其他部分:一旦不对称,就始终是不对称的。分析了几次计算的结果,以确定由雷管位置和装药形状引起的冲击性能的定量差异。冲击前沿后面的特性明显不同,尤其是在密度分布方面。传播速度接近环境声速。在一半巴(50 kPa)时,冲击的马赫数为1.19,而在十分巴(10 kPa)时,冲击速度仅为1.04马赫。如果在较低的超压下冲击波前部是不对称的,则冲击波前部的所有部分都以几乎相同的速度运动,因此永远无法“追赶”到前沿的其他部分:一旦不对称,就始终是不对称的。分析了几次计算的结果,以确定由雷管位置和装药形状引起的冲击性能的定量差异。冲击前沿后面的特性明显不同,尤其是在密度分布方面。传播速度接近环境声速。在一半巴(50 kPa)时,冲击的马赫数为1.19,而在十分巴(10 kPa)时,冲击速度仅为1.04马赫。如果在较低的超压下冲击波前部是不对称的,则冲击波前部的所有部分都以几乎相同的速度运动,因此永远无法“追赶”到前沿的其他部分:一旦不对称,就始终是不对称的。分析了几次计算的结果,以确定由雷管位置和装药形状引起的冲击性能的定量差异。冲击前沿后面的特性明显不同,尤其是在密度分布方面。如果在较低的超压下冲击波前部是不对称的,则冲击波前部的所有部分都以几乎相同的速度运动,因此永远无法“追赶”到前沿的其他部分:一旦不对称,就始终是不对称的。分析了几次计算的结果,以确定由雷管位置和装药形状引起的冲击性能的定量差异。冲击前沿后面的特性明显不同,尤其是在密度分布方面。如果在较低的超压下冲击波前部是不对称的,则冲击波前部的所有部分都以几乎相同的速度运动,因此永远无法“追赶”到前沿的其他部分:一旦不对称,就始终是不对称的。分析了几次计算的结果,以确定由雷管位置和装药形状引起的冲击性能的定量差异。冲击前沿后面的特性明显不同,尤其是在密度分布方面。

更新日期:2020-09-30
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