Источник энергии и моделирование

Ранее отмечено, что суммарное энерговыделение E является важной характеристикой источника взрыва. Этот пара­метр входит во все характерные масштабы взрыва и является наиболее существенным для описания и оценки последствий взрыва.

Весьма распространенным способом при оценке повреждений, вызванных взрывной волной при случайных и преднамеренных взрывах, является выражение степени разрушения, вызванного взрывом, в его тротиловом эквиваленте, т. е. в указании того, скольке-килограммов или килотонн THT вызовут эквивалентное да’зрушение. В сущности этим приемом воздействие взрывной волны от произвольного взрыва приравнивается к тому, кото­

Взрывы в неограниченном объеме и их характеристики

рое вызывает взрыв некоторой эквивалентной массы THT. Что этот прием не всегда точен, ясно из сравнения взрывных волн от THT и других источников взрыва, приведенного ранее в этой главе. Процедура замены волны произвольного источника взрыв­ной волной THT относительно верна лишь для химических вы- сокоэнергетичных BB, а в зоне слабого взрыва — и для источ­ников с низкой плотностью энерговыделения. Однако вследствие широкого использования понятия «тротиловый эквивалент» оно будет использоваться и в этой книге.

Разрушения после случайного взрыва, вызванные взрывной волной, используются для оценки массы THT, которая привела бы к тем же самым разрушениям на таком же расстоянии от центра взрыва. Затем, если взрыв является химическим по природе, определяется его эффективность в процентах THT, т. е. отношение тротилового эквивалента взрыва к рассчитанному по известной теплоте реакции и массе реагентов максимальному тротиловому эквиваленту [710, 93, 113, 604, 192]:

Здесь— расчетный максимальный тротиловый экви­

валент, кг;—теплота сгорания реагентов, Дж/кг; U⁷_c — масса реагентов, кг; 4,520-IO⁶ — теплота взрыва THT, Дж/кг.

В некоторых случаях можно моделировать неидеальные взрывы более точно, чем по методу энергетического моделиро­вания Caxca или по методу Хопкинсона — Кранца, пригодному для учета ориентации и характера тепловыделения взрыва. От­метим, что в отличии от метода Caxca метод Хопкинсона — Кранца действительно используется для моделирования газо- / динамических эффектов в ближней зоне неидеальных взрывов, особенно от асимметричных источников *>.

Недавно предложен [199] более общий способ моделирова­ния для описания неидеальных взрывов в воздухе, который включает параметры неидеального источника. Несколько рас-

¹¹ Данное утверждение авторов не является точным, так как метод мо­делирования по Caxcy более полон, ибо по Caxcy учитывается изменение на­чального давления и скорости звука невозмущенной среды. методе Caxca так же, как и в методе Хопкинсона — Кранца, можно различать взрывы заря­дов разной формы, а также учитывать направление распространения взрыв­ной волны. — Прим. ред.

Здесь ί_α —время до прихода взрывной волны, T—продолжи­тельность положительной фазы,—отношение теплоемкостей газа в источнике, р\ — абсолютное давление в источнике, а\ — скорость звука в источнике, —скорость энерговыделения, Ii — безразмерные параметры, описывающие геометрию источника; индексы 0 и 1 относятся к окружающей среде и источнику до взрыва, а черточка над символом обозначает безразмерный па­раметр. Система уравнений (2.20а), в сущности, представляет собой расширение соотношений Caxca введением дополнитель­ных параметров для описания взрывного источника. Безразмер­ные величины (2.20а) являются зависимыми переменными, каж­дая из которых служит функцией шести безрямерных величин (2.206). Зависимости /,· различны для каждой из переменных и должны определяться из эксперимента или расчета. Экспери­менты [199, 200] по крайней мере частично подтверждают при­менимость формул (2.20а) и (2.206) для описания взрывов сфер под давлением и дают зависимости для безразмерных величин избыточного давления, времени прихода взрывной волны, им­пульсов положительной и отрицательной фаз и параметров вто­ричной ударной волны. В гл. 3 работы [42] описано моделиро­вание с использованием отличных от (2.206) переменных.

2.5.