Файл: Подводные и подземные взрывы сб. ст.pdf

ние пузыря является, по существу, радиальным, но после первого максимума нижняя часть пузыря начинает сплющиваться, а все движение сохраняет кольцевой или сферический вихреобразный характер. После оконча­ тельного сплющивания остается энергетический кольце­ вой вихрь, который быстро перемещается вверх; расчет заканчивался приблизительно через 8,7 с реального вре­ мени. Рассчитанные глубины для верхней и нижней по­ верхностей пузыря как функции времени изображены на рис. 7. Здесь также показаны точки, отвечающие вре­ менам минимумов пузыря, взятым из опытных зависи­ мостей давления от времени; при этом глубины, соот­ ветствующие вершинам этих минимальных пузырей, оп­ ределялись по полуэмпирическим соотношениям, которые обсуждались ранее. Отсюда становится ясным, что рас­ хождения между расчетами и наблюдениями находятся в пределах точности эксперимента. Таблица 1 содержит краткую сводку количественных сравнений между на­ блюдаемыми данными и полуэмпирическими значения-

•) Радиус сферы того же объема, что п пузыре.

РАСЧЕТ ПОДВОДНОГО ВЗРЫВА С УЧЕТОМ СЖИМАЕМОСТИ >)

Н. Л . М ейд ер

Выполнен расчет детонации под водой сферического заряда из тетрила при инициировании в центре и гидростатических давлениях в воде, меняющихся от 10 до 4600 бар. Для тетрила используется уравнение состояния Беккера — Кистяковского — Вильсона и рас­ сматривается близкий к реальному процесс расходящейся детона­ ции. Применяется численный метод SIN, развитый в лагранжевых переменных для одномерных течений сжимаемой жидкости. Взаимо­ действие продуктов детонации и воды изучается и прослеживается до моментов времени не менее периода одного полного колебания для каждого исследуемого гидростатического давления. Численные результаты согласуются с экспериментальными наблюдениями из­ менений с течением времени положений поверхности раздела, дав­ лений на ударной волне, а также координаты фронта волны.

I. ВВЕДЕНИЕ

Прогнозный расчет волн в воде, генерированных подводными взрывами мощных зарядов, основан на экс­ траполяции эмпирических корреляций эксперименталь­ ных данных по мелкомасштабным зарядам. Точность таких предсказаний неизвестна, и поэтому появляется необходимость детального описания механизма возник­ новения волн при подводных взрывах. В качестве пер­ вого шага требуется подробно и точно рассчитать рас­ пределение энергии между продуктами детонации и во­ дой. Поэтому данное исследование было выполнено для того, чтобы выяснить, будет ли расчет, основанный па таком высокоэффективном методе одномерной гидроди­ намики в лагранжевых переменных, каким является ме­ тод SIN, при использовании нашего лучшего уравнения

') Mader Ch. L., Compressible numerical calculations of under­ water detonations, Los Alamos Scientific Laboratory, LA-4594, March, 1971.

для состояний вне кривой Гюгонио. Температуры вдоль ударной адиабаты были вычислены при помощи мето­ дики Уолша и Христиана [3]. В результате получается уравнение состояния, известное теперь как НОМ-уравне- ние состояния и используемое в численном методе SIN [4]. Константы уравнения состояния даны в табл. I, при­ чем обозначения для констант, входящих в НОМ-урав- нение состояния, совпадают с таковыми в работе [4]1).

III. РАСХОДЯЩИЕСЯ ДЕТОНАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ

Как уже отмечалось ранее [5], теоретического реше­ ния вопроса о сферически расходящейся детонационной волне не существует. Автомодельное решение Тейлора для расходящейся детонационной волны широко исполь­ зуется ввиду отсутствия лучшего подхода; однако Ку­ рант и Фридрихе [6] показали, что это неверно. Согласно автомодельному решению Тейлора, давление в конце зоны реакции не может меняться в процессе расходя­ щегося потока.

Хотя теоретического описания действительно не су­ ществует, и мы не можем проводить вычислений с оп­ ределенной зоной реакции вплоть до значительных расстояний [7], мы можем выполнить одномерные гидро­ динамические расчеты, используя аррениусовскую кине­ тику и неопределенную зону реакций. Основные пара­ метры потока не зависят от размера счетной сетки или деталей кинетики. Для пересжатой детонации давление уменьшается до тех пор, пока не станет существенно

меньше давление волны Чепмена — Жуге (Ч. — Ж.). а затем медленно растет до величины этого давления. Для недосжатой детонации давление медленно увеличивается до величины давления Ч. — Ж.

Венабл [8] получил PHERMEX-радиографии детона­ ционной волны состава В-3, используя помещенные в вещество заряда танталовые пластиночки для того, что­ бы определить скорость частиц и плотность в тейлоров-)*

*) Вид уравнения состояния дан в работе [4], которая была недоступна для переводчика и редактора. — Прим, перев,