地下空腔解耦爆炸的数值模拟

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本文通过对地下空腔解耦爆炸的分析,建立了空腔解耦爆炸一维球对称模型,采用数值计算方法,对地下空腔解耦爆炸波传播规律和震源函数的特性开展了较为系统的研究通过采用适合用于计算流体的Euler方程考察一维球对称下空腔爆炸的特性。开展了爆炸波在空气中传播规律的数值研究。计算中利用了球形爆轰中爆轰产物气体质量守恒定律对产物与空气间界面进行跟踪。最后重点考察了爆炸冲击波在空气传播的衰减规律、腔壁反射情况以及腔内能量的变化。利用经验公式的结果与计算结果进行对比,确认方法的可信性。 通过一种Euler与Lagrange相结合的计算方法,开展了地下空腔解耦爆炸的数值研究。针对腔内气体与岩石两种材料的不同特性,分别采用不同的差分格式对全流场进行计算,并较好地解决了腔内气体与岩石问的界面耦合计算的问题。利用商用程序LS-DYNA进行对比,说明了本文算法的有效性。系统地分析了不同空腔爆炸下岩石中爆炸波的传播特性。 利用这种Euler与Lagrange相结合的数值计算方法,对多孔岩石的地下爆炸波进行了数值研究。采用改进的变模量本构模型对多孔岩石应力波传播进行数值计算。对不同孔隙率下的多孔岩石介质在地下空腔解耦爆炸中爆炸波的传播特性作了研究。并分析了孔隙率对应力波传播规律的影响。 利用密实岩石与多孔岩石有关地下空腔爆炸力学效应的数值计算结果,采用数值计算的方法研究地下空腔爆炸震源函数的特性。直接积分自由场质点波形得到震源函数,对地下空腔解耦爆炸作系统的分析;研究了多孔岩石介质的孔隙率对地下空腔爆炸震源函数特性的影响。 利用商业软件LS-DYNA对不同形状的空腔开展了数值研究。重点分析了椭球空腔与坑道空腔下爆炸波在腔内的传播以及应力波在岩石中传播的特点,对两种形状空腔的解耦效果与球形空腔进行对比。 本文成功地建立了一个简化空腔解耦爆炸数值计算的平台,对地下解耦爆炸研究,以及预测地下空腔解耦爆炸激发的震源特性具有重要的理论价值和实际意义。
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