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摘 要 火箭残骸坠地后,可能发生爆炸，爆炸可能造成人员伤亡和地面设备损坏。对爆炸后冲击波在空气中传播及通过障碍物的过程进行数值模拟，得出冲击波流场演化规律及关键观测点上的超压值，为安全分析提供参数。
关键词 火箭残骸；爆炸；冲击波
中图分类号 TJ 文献标识码 A 文章编号 1673-961-(2010)112-0099-02
1 物理模型及网格
图1给出了仿真计算的物理区域，其中1区代表高压区，取爆炸源的高温高压气体，2区为流场中的设施，3区代表低压区，为常压的空气，A，B，C，D，E，F6点为测量点。计算网格如图2所示，地面及建筑物壁面采用无滑移绝热壁面边界条件，其余各边界流场参数的梯度均取为零，即边界上的流场变量通过向内插值得到。
图1 计算模型
图2 局部网格图
2 仿真结果及分析
图3～图5显示了整个爆炸冲击波的扩散过程。如图3所示，爆炸7ms后冲击波波面传播到A点，并不断扩散，爆炸14ms后冲击波波面传播到建筑物底部（B点）。冲击波在遇到障碍物时，除了有反射冲击波外，还发生冲击波的环流作用。如图4和图5所示，冲击波达到地面设施底部，一部分冲击波发生反射，一部分发生绕流，使地面设施底部和中部承受较大压力。
图6～图11，给出了模型中A，B，C，D，E，F不同位置处的超压曲线。如图6所示，冲击波到达A点，超压曲线出现跃升，随后迅速减小，但是在爆炸20ms左右时，A点超压曲线再次出现跃升，这是由于冲击波遇到建筑物反弹而造成的。如图7所示，B点位于地面设施底部，爆炸14ms后冲击波首次传到B点，在极短时间内冲击波遇到建筑物反弹，冲击波在B点出现叠加现象，使得超压曲线出现较大跃升。如图8，冲击波在经过地面设施正面顶点C时，会形成空气涡流，同时与地面设施间的反射引起该点压力骤然上升，并伴随冲击波的扩散，超压值不断减小。如图10和图11所示，E，F两点受到地面设施的屏蔽作用，超压曲线峰值相对较小。
图3 T=7ms
图4 T=22ms
图5 T=35ms
3 结论
本文通过对火箭坠地爆炸冲击波传播过程进行分析研究，通过仿真得出爆炸冲击波在传播过程中，遇到地面设施会产生反射和绕流，会对地面设施造成破坏，对设施中部和底部影响较大。分析得出了关键点的超压值，为地面设施防护和人员疏散提供参考。
参考文献
[1]温正,石良辰,任毅如.FLUENT 流体计算应用教程[M].北京:清华大学出版,2009.01.
[2]陈新华,聂万胜.液体推进剂爆炸危害性评估方法及应用[M].北京:国防工业出版社,2005,03.
关键词 火箭残骸；爆炸；冲击波
中图分类号 TJ 文献标识码 A 文章编号 1673-961-(2010)112-0099-02
1 物理模型及网格
图1给出了仿真计算的物理区域，其中1区代表高压区，取爆炸源的高温高压气体，2区为流场中的设施，3区代表低压区，为常压的空气，A，B，C，D，E，F6点为测量点。计算网格如图2所示，地面及建筑物壁面采用无滑移绝热壁面边界条件，其余各边界流场参数的梯度均取为零，即边界上的流场变量通过向内插值得到。
图1 计算模型
图2 局部网格图
2 仿真结果及分析
图3～图5显示了整个爆炸冲击波的扩散过程。如图3所示，爆炸7ms后冲击波波面传播到A点，并不断扩散，爆炸14ms后冲击波波面传播到建筑物底部（B点）。冲击波在遇到障碍物时，除了有反射冲击波外，还发生冲击波的环流作用。如图4和图5所示，冲击波达到地面设施底部，一部分冲击波发生反射，一部分发生绕流，使地面设施底部和中部承受较大压力。
图6～图11，给出了模型中A，B，C，D，E，F不同位置处的超压曲线。如图6所示，冲击波到达A点，超压曲线出现跃升，随后迅速减小，但是在爆炸20ms左右时，A点超压曲线再次出现跃升，这是由于冲击波遇到建筑物反弹而造成的。如图7所示，B点位于地面设施底部，爆炸14ms后冲击波首次传到B点，在极短时间内冲击波遇到建筑物反弹，冲击波在B点出现叠加现象，使得超压曲线出现较大跃升。如图8，冲击波在经过地面设施正面顶点C时，会形成空气涡流，同时与地面设施间的反射引起该点压力骤然上升，并伴随冲击波的扩散，超压值不断减小。如图10和图11所示，E，F两点受到地面设施的屏蔽作用，超压曲线峰值相对较小。
图3 T=7ms
图4 T=22ms
图5 T=35ms
3 结论
本文通过对火箭坠地爆炸冲击波传播过程进行分析研究，通过仿真得出爆炸冲击波在传播过程中，遇到地面设施会产生反射和绕流，会对地面设施造成破坏，对设施中部和底部影响较大。分析得出了关键点的超压值，为地面设施防护和人员疏散提供参考。
参考文献
[1]温正,石良辰,任毅如.FLUENT 流体计算应用教程[M].北京:清华大学出版,2009.01.
[2]陈新华,聂万胜.液体推进剂爆炸危害性评估方法及应用[M].北京:国防工业出版社,2005,03.