水下爆炸，还能改善冲击波能和气泡能在总能量中的配比关系，改善能量的输出结构，从而广泛应用于水下兵器战斗部的装填药。

随着精确制导武器的快速发展，舰船遭受近场水下爆炸的几率大大提升，近场水下爆炸的研究逐渐受到人们的关注。

其载荷主要包括冲击波气泡脉动和射流等，其中，冲击波载荷产生的压力峰值可达量级，易造成舰船等结构的局部毁伤。

含铝炸药近场水下爆炸冲击波的研究有利于确定舰船在水中兵器作用下的结构响应，也能为舰船毁伤评估及防护提供理论依据。

含铝炸药水下爆炸近则默认为空。

本文应用的算法基于中心差分法，求解的过程中用位移的形式表示相应的速度和加速度，其控制方程参考了文献。

状态方程的选用状态方程用来确定材料密度温度能量和压力等参数的函数关系。

数值模拟时选取正确的状态方程对计算结果影响较大。

水介质采用状态方程，该状态方程建立在水介质不可压缩黏性流体性质的条件下，可以较准确地模拟水在冲击波载荷作用下的运动过程。

形式的公式为η−η−ηηηη式中为参考密度为声速和为与材料有关的常数为单位质量内能η为名义体积压缩应变。

和含铝炸药爆轰产物都采用状态方程。

该状态方程是种不显含化学反应由试验确定参数的动力学半经验状态方程，能较准确地描述爆轰产物的膨胀驱动做功过程，其形式为−−−−式中为爆轰产物的压力为爆轰产物的相对比容为比热力学能。

含铝炸药近场水下爆炸冲击波实验及数值模拟分析爆炸力学论文。

基本理论和方法含铝炸药作为典型的非理想炸药，具有较宽的反应区，反应时间可为数微秒，相比之下，理想炸药的反应时间不到个微秒。

前人对含铝炸药的爆轰反应机理进行了广泛探讨，目前较为公认的个爆轰机理理论分别为次反应理论惰性热稀释理论和化学热稀释理论，。

其中，次反应理论较好地解释了含铝炸药爆热高，而猛度爆速及爆炸驱动能力偏低的特点，然而在解释含有硝酸铵等低能炸药的含铝炸药时，可靠性略显不足。

惰性热稀释理论可通过不同粒度热导率和可压缩性系数的金属添加物的实验得到证实。

化学热稀释理论则认为，铝粉在爆轰波反应区和爆轰产物膨胀区内化学反应生成的产物有所不同，爆轰波反应区内主要是，而在爆轰产物膨胀区内主要是。

这种理论都有其应用局限性，其中，次反应理论模型与实验现象吻合较好。

下面介绍数值模拟的基本理论和维计算模型的建立。

方法基本理论传统的拉格朗日算法在计算爆炸等大变形问题时，单元网格可能出现严重的畸变导致无含铝炸药近场水下爆炸冲击波实验及数值模拟分析爆炸力学论文其体积分数，剩余部分则默认为空。

本文应用的算法基于中心差分法，求解的过程中用位移的形式表示相应的速度和加速度，其控制方程参考了文献。

图显示了不同距离处近场水下爆炸冲击波在水中传播过程的压力时程曲线对比。

通过法计算得到的压力在极短的时间内达到峰值后，衰减阶段还存在较大的波动，出现了双波峰或多波峰现象，这与冲击波压力随时间呈指数衰减的经验公式相比存在定偏差。

而且图中冲击波压力峰值较为光滑，与实验测得的强间断压力时程曲线有差别。

分析其原因则是由于法在捕捉强间断特征现象时具有定的缺陷，当冲击波到达水中点时，压力的爬升需要定的时间，爬升时间与网格密度有关，在节中做出相应的讨论。

实验所测得的水下爆炸冲击波压力时程曲线具有多峰的特征，而经验公式则是将冲击波压力衰减简化成简单的指数衰减，从这点上来说，数值模拟的这种脉动更符合实际情况。

图倍半径处冲击波压力时程图倍半径处冲击波压力时程将倍半径处峰值压力的模拟结果与实验值及经验值进行比较，见表，计算值与实验实验散到计算欧拉域内。

图和图为维计算模型图，为了更加直观，将维模型从中间作剖分处理。

基本理论和方法含铝炸药作为典型的非理想炸药，具有较宽的反应区，反应时间可为数微秒，相比之下，理想炸药的反应时间不到个微秒。

前人对含铝炸药的爆轰反应机理进行了广泛探讨，目前较为公认的个爆轰机理理论分别为次反应理论惰性热稀释理论和化学热稀释理论，。

其中，次反应理论较好地解释了含铝炸药爆热高，而猛度爆速及爆炸驱动能力偏低的特点，然而在解释含有硝酸铵等低能炸药的含铝炸药时，可靠性略显不足。

惰性热稀释理论可通过不同粒度热导率和可压缩性系数的金属添加物的实验得到证实。

化学热稀释理论则认为，铝粉在爆轰波反应区和爆轰产物膨胀区内化学反应生成的产物有所不同，爆轰波反应区内主要是，而在爆轰产物膨胀区内主要是。

这种理论都有其应用局限性，其中，次反应理论模型与实验现象吻合较好。

下面介绍数值模拟的基本理论和维计算模型的建立。

方法基本理论传统的拉格朗日算法在计算爆炸等大变形问题时，单元网格可能物，只有少量铝粉参与反应在面之后，大部分铝粉参与反应，并与中间产物反应生成最终产物。

周霖等开展含铝炸药水下爆炸实验研究了铝氧比对含铝炸药水下爆炸能量输出结构的影响。

结果表明，铝氧比为时冲击波能达到最大铝氧比为时气泡能达到最大。

张远平等运用系列传感器等对和种含铝炸药及开展水下爆炸实验，得到了水下爆炸冲击波的峰值压力能量冲量和气泡能等参数。

结果发现，含铝炸药冲击波能和气泡能相对于炸药均有显著的增加。

冯淞等通过水下爆炸实验测得了铝含量分别为和的含铝炸药的冲击波压力时程气泡周期和气泡脉动过程，然后运用有限元程序对该过程进行数值模拟，与实验结果具有较好的致性。

状态方程的选用状态方程用来确定材料密度温度能量和压力等参数的函数关系。

数值模拟时选取正确的状态方程对计算结果影响较大。

水介质采用状态方程，该状态方程建立在水介质不可压缩黏性流体性质的条件下，可以较准确地模拟水在冲击波载荷作用下的运动过程。

形式的摘要含铝炸药能改善能量的输出结构，增强爆轰产物的做功能力，将其应用于水下爆炸，能显著提高水中兵器的爆炸威力和毁伤能力。

基于电测法采用压力传感器开展含铝炸药和近场水下爆炸冲击波实验，并采用耦合欧拉拉格朗日法对其进行模拟通过将仿真结果与实验值及经验值对比，结果表明采用合理的边界条件计算参数和有限元模型，方法能准确地模拟含铝炸药和近场水下爆炸冲击波的传播过程含铝炸药近场水下爆炸冲击波压力衰减速率相对于较缓慢。

在验证数值模型合理性的基础上，将数值结果拟合得到近场水下爆炸冲击波峰值压力在倍装药半径内以及含铝炸药峰值压力在定比例距离范围内的近似回归公式。

关键词冲击波含铝炸药实验研究数值模拟耦合欧拉拉格朗日方法近场水下爆炸含铝炸药作为种高性能非理想炸药，其非理想组分能够在理想成分爆轰之后释放大量的能量，使得爆轰产物的温度和压力维持较长的时间而不至于过快衰减。

将其应用于水下爆炸，还能改善冲击波能和气泡能在总能量中的配力精度较高。

数值模拟结果与实验值及经验值的对比表明，采用流出无反射边界条件正确的状态方程适宜的网格密度等计算参数和合理的有限元模型，法不仅能准确地模拟等简单炸药，也能很好地模拟含铝炸药近场水下爆炸冲击波的传播过程。

含铝炸药近场水下爆炸冲击波衰减速率相对于较为缓慢，原因在于铝粉与爆轰产物参与反应释放大量的能量，支持冲击波的传播，反映了含铝炸药的非理想特性。

在验证数值模型有效性的基础上，以法计算得到的峰值压力为参考，拟合得到了水下爆炸峰值压力在超近场范围内的经验公式和含铝炸药水下爆炸峰值压力在内的经验公式。

此经验公式对于预示近场冲击波压力有参考价值，其正确性和精度还有待实验的验证。

控制含铝炸药球半径和网格密度的大小呈定的倍数，通过数值模拟验证了含铝炸药水下爆炸冲击波峰值压力在近场范围内满足相似率。

参考文献陈朗，龙新平，冯长根，等含铝炸药爆轰北京国防工业出版社，钟冬望，李琳娜水介质爆炸容器动力响应分析与优化设计北京科学结果，如图和图所示。

图图图和图图分别为对应实验的电压信号在附近的局部放大图。

电压信号在极短的时间内达到峰值电压，表现为电压的跃升，再由电压信号转换成压力峰值的计算公式式和式，从而表明近场水下爆炸冲击波压力具有强间断性。

含铝炸药近场水下爆炸冲击波实验及数值模拟分析爆炸力学论文。

从图的压力波衰减速率可知，含铝炸药近场水下爆炸冲击波峰值压力衰减速率相对于较为缓慢，这是由于随着时间的增长，铝粉与爆轰产物参与反应释放大量的能量，支持冲击波的传播，反映了含铝炸药的非理想特性。

含铝炸药水下爆炸峰值压力的变化在定程度上与有着类似的规律，据此猜想含铝炸药水下爆炸冲击波阵面峰值压力有着与和公式形式相同的经验公式。

在验证法数值模拟正确性的基础上，将模拟结果拟合得到含铝炸药水下爆炸冲击波峰值压力变化规律式中，为冲击波峰值压力为炸药质量为爆距为药包半径，。

图不同距离处冲击波压力时程曲线图含铝中爆炸能量输出结构火炸药学报，张远平，池家春，龚晏青，等含铝炸药水下爆炸性能的实验研究高压物理学报，冯凇，饶国宁，彭金华基含铝炸药水下爆炸实验研究与数值模拟含能材料，具典淑，周智，欧进萍压电薄膜的应变传感特性研究功能材料，池家春，马冰炸药球水中爆炸波研究高压物理学报，孙锦山，朱建士理论爆轰物理北京国防工业出版社，门建兵，蒋建伟，王树有爆炸冲击数值模拟技术基础北京北京理工大学出版社，李烨近场水下爆炸载荷及其对舰船局部结构毁伤研究哈尔滨哈尔滨工程大学，辛春亮，徐更光，刘科种，等含铝炸药能量释放模型的应用含能材料，孙承纬，卫玉章，周之奎应用爆轰物理北京国防工业出版社，孙远翔，田俊宏，张之凡，师明飙含铝炸药近场水下爆炸冲击波的实验及数值模拟振动与冲击，基金王宽诚德意志学术交流中心博士后奖学金爆炸科学与技术国家重点实验室北京理工大学自主研究课题探索性项目中国博士后科学基金。

针对近场冲击波压力的特点，间内通过，因此方程能较准确