爆炸沖擊波壓力的形成及超壓計算

        當(dāng)火工品在空氣中爆炸時，瞬間產(chǎn)生高溫、高壓、高速的爆炸產(chǎn)物，周圍空氣直接受到爆 炸產(chǎn)物的作用，在火工品和空氣的界面處爆炸產(chǎn)物在空氣中高速向周圍飛散，如同一 個超音速活塞一樣強(qiáng)烈壓縮相鄰的空氣介質(zhì)，使其壓力、密度和溫度階躍式地升高，形成初 始沖擊波。與此同時，由于相鄰介質(zhì)的初始壓力很低，因此同時有一個稀疏波從界面向爆炸 產(chǎn)物內(nèi)傳播。一般近似地認(rèn)為球形火工品爆炸時距火工品中心的距離 r=12r0 (r0  為火工品半徑)處空 氣沖擊波就與爆炸產(chǎn)物分離，獨(dú)自向前傳播，這時空氣沖擊波陣面壓力為 1MPa~2MPa，速 度為 1000m/s~ 1400m/s，隨著傳播距離的增加，爆炸產(chǎn)物膨脹速度很快衰減，壓力也很快減 小；當(dāng)爆炸產(chǎn)物膨脹到壓力等于周圍介質(zhì)未擾動的初始壓力 P0  時，膨脹并不停止，由于慣 性的作用產(chǎn)物將繼續(xù)運(yùn)動而產(chǎn)生過度膨脹，這種過度膨脹一直延續(xù)到慣性消失時為止，此時 其壓力已低于周圍空氣未擾動的初始壓力 P0 ，出現(xiàn)了負(fù)壓區(qū)，最后壓力隨著距離的增加趨 近于周圍空氣未經(jīng)擾動的壓力、沖擊波速度趨近于空氣中的聲速。典型的空氣沖擊波壓力隨 時間變化曲線如圖 1。隨著空氣沖擊波的傳播，其正壓區(qū)不斷加寬，波陣面的壓力和傳播速 度迅速下降最后衰減為聲波，而沖擊波的超壓峰值和沖量是研究火工品能量特性的重要指標(biāo)。

       圖 1 中△Pm  －沖擊波超壓峰值，指空氣沖擊波到達(dá)時刻超過環(huán)境壓力的壓力峰值的最 大值△Pm=△Pmax-P0 ；  P0 －環(huán)境壓力； t+ －正壓作用時間，指超壓從環(huán)境壓力升高到它的最 大正超壓峰值后再回復(fù)到環(huán)境壓力所需的時間； i+ －正超壓沖量

      在無限空中爆炸時，空氣沖擊波超壓峰值的經(jīng)驗(yàn)計算公式(薩道夫斯基公式)：對于球形 火工品在空中爆炸