Page 25 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019
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亚 微 秒 内 金 丝 电 爆 炸 的 激 光 探 针 测 试 及 三 维 动 力 学 仿 真                                                   479

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            距离 0.14 mm 处衰减为 0.23 g·cm ,衰减幅度超过一                  结论如下:
            个 数 量 级 ,在 距 离 1.14 mm 处 的 衰 减 为 0.0061 g ·             (1)金丝电爆炸产物的膨胀速度先增大后减小,
               -3
            cm 。采用多项式函数对电爆炸产物的界面压强和密                            表明爆发点之后的能量沉积对于流场膨胀具有积极作
                                                                                               -1
            度随传播距离的衰减规律进行了拟合,拟合结果如图                             用,最高膨胀速度可达 8913 m·s 以上,之后逐步减
            9 和图 10 所示,可以看出,多项式函数能够很好的拟                         小,在膨胀距离达到 1.63 mm 处时,膨胀速度下降至
                                                                               -1
            合压强和密度随传播距离的衰减。                                     3000~4000 m·s ;
                由前文所述,在距离金丝中心线 0.04 mm 处的界                          (2)采用 JWL 状态方程,考虑爆发点之后的能量
            面 压 强 大 约 为 2.4 GPa。 由 冲 击 动 力 学 基 本 理 论 可          补充,能够较好的描述金丝电爆炸产物膨胀过程中的
            知 [21] ,如果金丝外围介质为 PETN 炸药等凝聚态材料,                    动力学行为,计算所得流场演化规律与实验结果吻合
            由于 PETN 材料的 p⁃u 冲击 Hugoniot 曲线位于空气介                 较好;
            质之上,因此即使对于相同的金丝和起爆条件,金丝爆                                (3)金丝电爆炸产物膨胀过程中,界面压强和界
            发 后 在 PETN 介 质 中 形 成 的 透 射 波 压 力 也 要 大 于            面密度随空间的衰减规律可以通过多项式函数进行较
            2.4 GPa,这对于研究爆炸丝雷管的作用机理具有一                          好的描述,在本研究采用的实验条件下,金丝电爆炸的
            定的参考价值。                                             输出压强大于 2.4 GPa。


                                                                致谢:感谢西安交通大学卢一晗博士、吴坚老师等人在激光探
                                                                针测试方面给予的指导和帮助。

                                                                参考文献:
                                                                 [1] Lee E A,Drake R C,Richardson J. A view on the functioning
                                                                     mechanism of EBW detonators ‑part 1:electrical characterisa‑
                                                                     tion[C]//18th APS‑SCCM,USA,2014.
                                                                 [2] Lee E A,Drake R C,Richardson J. A view on the functioning
                                                                     mechanism of EBW detonators ‑part 2:bridgewire output[C]//
                                                                     18th APS‑SCCM,USA,2014.
            图 9  压强随距离衰减规律拟合曲线                                   [3] Lee E A,Drake R C,Richardson J. A view on the functioning
            Fig.9  Fitting curve of pressure vs. travel distance     mechanism of EBW detonators ‑part 3: explosive initiation
                                                                     characterisation[C]//18th APS‑SCCM,USA,2014.
                                                                 [4][Grinenko A,Krasik Y E,Efimov S,et al. Nanosecond time
                                                                     scale,high power electrical wire explosion in water[J]. Phys⁃
                                                                     ics of Plasmas,2006,13(4):4448.
                                                                 [5] Grinenko A,Efimov S,Fedotov A,et al. Efficiency of the
                                                                     shock wave generation caused by underwater electrical wire
                                                                     explosion[J]. Journal of Applied Physics,2006,100(11):
                                                                     2105.
                                                                 [6] Sarkisov G S,Rosenthal S E,Cochrane K R,et al. Nanosec‑
                                                                     ond electrical explosion of thin aluminum wires in a vacuum:
                                                                     experimental and computational investigations[J]. Physical Re⁃
                                                                     view of Statistical Nonlinear & Soft Matter Physics,2005,71
            图 10  密度随距离衰减规律拟合曲线                                     (2):046404.
            Fig.10  Fitting curve of density vs. travel distance  [7] Sarkisov G S,Rosenthal S E,Struve K W. Thermodynamical
                                                                     calculation of metal heating in nanosecond exploding wire
                                                                     and foil experiments[J]. Review of Scientific Instruments,
            4  结 论                                                   2007,78(4):5063.
                                                                 [8] 张寒虹,陈志福,张弛 . 水中电爆炸的实验研究[J]. 爆炸与冲
                                                                     击,2002,22(4):363-367.
                采用基于 Mach‑Zehnder 干涉光路的激光探针测
                                                                     ZHANG Han‑hong,CHEN Zhi‑fu,ZHANG Chi. Experimental
            试技术,获得了 0.04 mm 金丝电爆炸流场在亚微秒时                             researches on underwater wire exploding[J]. Explosion and
            间尺度内的流场演化过程,并建立了其与放电电流曲                                  Shock Waves,2002,22(4):363-367.
                                                                 [9] 王坤,史宗谦,石元杰,等 . 真空中铝丝电爆炸的实验研究[J].
            线的同步对应关系;采用 JWL 作为金丝电爆炸产物的
                                                                     物理学报,2016,65(1):015203.
            状态方程对金丝产物膨胀过程进行了数值仿真,具体                                  WANG Kun,SHI Zong‑qian,SHI Yuan‑jie,et al. Experimen‑

            CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS              含能材料                2019 年  第 27 卷  第 6 期 (473-480)
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