負(fù)壓環(huán)境對乳化炸藥爆炸溫度場和有害效應(yīng)的影響*

李子涵，程揚帆,，王 浩，朱守軍，沈兆武

（1.安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230027）

乳化炸藥作為一種典型的工業(yè)炸藥，因具有安全、環(huán)保和抗水等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工程爆破、礦山開采和爆炸加工等領(lǐng)域[1-2]。隨著乳化炸藥應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和爆破新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，很多爆炸行為往往是在負(fù)壓環(huán)境中發(fā)生的[3-4]。負(fù)壓環(huán)境會加劇乳化炸藥出現(xiàn)絮凝、沉降現(xiàn)象，甚至降低乳化炸藥的性能。常溫常壓下的工業(yè)炸藥性能及爆轟特性，一般都有成熟理論或相關(guān)研究資料作為參考，而負(fù)壓條件下乳化炸藥的爆轟特性鮮有研究。因此，基于負(fù)壓條件研究乳化炸藥的爆轟特性，對于指導(dǎo)爆破工程實踐以及豐富炸藥爆炸沖擊波相關(guān)理論具有重要意義。

初始環(huán)境壓力直接影響著炸藥的爆轟特性，研究人員對此進行了一系列的研究。Silnikov 等[5]研究了初始環(huán)境壓力對凝聚烈性炸藥爆轟波參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)低環(huán)境壓力下的沖擊波效應(yīng)相對于正常大氣壓力下的較弱。Jiang 等[6]在密閉容器中研究了真空度對含鋁炸藥爆轟參數(shù)的影響，結(jié)果表明，含鋁炸藥在空氣中的準(zhǔn)靜態(tài)壓力和平衡溫度高于在真空中。Wang 等[7]研究了20～180 kPa 之間的初始環(huán)境壓力對炸藥沖擊波的影響，發(fā)現(xiàn)沖擊波超壓隨爆炸初始環(huán)境壓力的提高而增大，且在60 kPa 壓力附近急劇下降。Xi 等[8]對含硼炸藥PBX-B1 在真空和空氣條件下的爆熱和沖擊波壓力進行了測量和分析，結(jié)果表明，PBX-B1 在空氣環(huán)境中的爆熱和峰值壓力分別為8 885 J/g 與11.2 MPa，比在真空環(huán)境中分別增大了19.2%和155%。汪泉等[9]研究了負(fù)壓條件下容器內(nèi)爆炸引起的振動及噪聲特性，結(jié)果表明，隨著真空度的提高，筒體峰值振動速度、爆炸噪聲聲壓級均呈下降趨勢。Veldman 等[10]通過實驗和數(shù)值模擬研究了球形裝藥在不同大氣壓條件下的反射沖擊壓力和沖量，發(fā)現(xiàn)沖擊波的正反射壓力和比沖量隨著環(huán)境壓力的上升而增大。李科斌等[11]采用數(shù)值模擬研究了不同真空度下爆炸近場特征參量的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不同真空度下比沖量和正壓作用時間的變化具有非單調(diào)性，它們的極值點和折點與稀疏波尾部間斷面密切相關(guān)。

然而，現(xiàn)有研究關(guān)于負(fù)壓環(huán)境對炸藥爆轟特性的影響主要集中在沖擊波特性參數(shù)方面，對于爆炸火球傳播規(guī)律和溫度場評估方面的研究較少。近年來發(fā)展的比色測溫技術(shù)具有測量精度高、抗干擾能力強等特點，可滿足炸藥爆炸瞬態(tài)溫度場測量的需求[12]，在測溫方面具有光明的應(yīng)用前景。Yao 等[13]、Wang 等[14]、Hu 等[15]和Cheng 等[16]將比色測溫技術(shù)應(yīng)用于炸藥爆炸溫度場的測量，并與熱電偶相結(jié)合驗證了該方法的準(zhǔn)確性。因此，本文中，首先利用自制的可視化爆炸球罐，詳細(xì)研究真空度對乳化炸藥爆炸火焰結(jié)構(gòu)和沖擊波參數(shù)的影響，并利用比色測溫技術(shù)對乳化炸藥的爆炸溫度場進行重構(gòu)；然后結(jié)合AUTODYN 軟件進行數(shù)值模擬，分析真空度對炸藥爆炸壓力場的影響，探討負(fù)壓環(huán)境下炸藥爆炸過程中的反應(yīng)機制；以期研究成果可豐富負(fù)壓環(huán)境下炸藥爆炸沖擊波的理論知識，為工程爆破作業(yè)和爆炸防護提供相關(guān)參考。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

本實驗采用化學(xué)敏化的乳化炸藥，其主要成分乳膠基質(zhì)中NH4NO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%，復(fù)合蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，乳化劑T-154 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，NaNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%。該乳化炸藥的制備過程如下：首先，將硝酸銨（工業(yè)級）、硝酸鈉和水混合加熱至110 ℃左右，制成水相并保溫存放；隨后，稱取復(fù)合蠟和乳化劑T-154 混合加熱至100 ℃左右，制成油相；然后，將油相倒入攪拌器中以20 r/s 的轉(zhuǎn)速勻速攪拌，并在30 s 內(nèi)將水相勻速倒入油相中，攪拌3 min 制得乳膠基質(zhì)。將化學(xué)敏化劑檸檬酸與亞硝酸鈉按照質(zhì)量比1∶1 的比例制成混合溶液，待乳膠基質(zhì)冷卻至55～60 ℃，將2 種混合溶液分3 次添加到乳膠基質(zhì)中并均勻攪拌，制得乳化炸藥，其中敏化劑占乳膠基質(zhì)質(zhì)量的0.4%。

1.2 實驗方法

在自制的可視化球形爆炸罐內(nèi)，研究了不同真空度對乳化炸藥爆轟特性的影響，實驗裝置如圖1 所示。爆炸球罐直徑為1.2 m，容積為0.9 m3，兩側(cè)觀察窗的直徑為25 cm，實驗用球形乳化炸藥藥包樣品如圖2 所示，直徑約為32 mm，其質(zhì)量為(20.00±0.05) g，如表1 所示。該實驗裝置由爆炸球罐、真空泵、起爆器、高速相機、PCB 壓力傳感器、噪聲測試儀和示波器等組成。起爆前，通過真空泵從罐體內(nèi)抽出空氣制造低壓，并根據(jù)真空表讀數(shù)來調(diào)整壓力以達到實驗要求的壓力水平；隨后，利用數(shù)碼電子雷管起爆乳化炸藥樣品，并通過高速相機、壓力傳感器和噪聲測試儀分別記錄爆炸火焰?zhèn)鞑ミ^程、沖擊波壓力和噪聲。高速相機的拍攝幀率為155 000 s-1，同時利用基于黑體理論的比色測溫技術(shù)重構(gòu)出炸藥爆炸的溫度分布云圖。實驗時將噪聲儀的感應(yīng)器對準(zhǔn)爆心并置于同一水平面上，記錄距離爆心65 cm 處的噪聲變化情況。

表1 乳化炸藥試樣質(zhì)量Table 1 Mass of emulsion explosive samples

圖1 真空爆炸實驗裝置Fig.1 Vacuum explosion experimental facility

圖2 球形乳化炸藥藥包Fig.2 A spherical emulsion explosive charge

1.3 比色測溫原理及標(biāo)定實驗

根據(jù)普朗克定律中黑體光譜輻射亮度L0、波長和熱力學(xué)溫度的關(guān)系，可以得到不同波長輻射亮度之比[14]：

式中：T為熱力學(xué)溫度，K；λi為波長,i=1, 2；c2為普朗克第二輻射常數(shù)；ε(λi,T)為物體在波長λi下的發(fā)射率。由式(1)可得：

利用比色測溫方法測量乳化炸藥的爆炸溫度場，需要先對溫度進行標(biāo)定和校準(zhǔn)，實驗裝置如圖3(a)所示。溫度標(biāo)定的步驟如下：通過鎢絲燈標(biāo)定實驗[13]，標(biāo)定出修正系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律；采用曲線擬合方法對溫度數(shù)值的變化規(guī)律進行擬合計算，如圖3(b)所示。再利用Python 代碼對灰度圖像進行插值運算，重構(gòu)出彩色圖像，再通過R/G 值和溫度修正系數(shù)得到火焰溫度。

圖3 高溫鎢絲燈校準(zhǔn)實驗Fig.3 The calibration experiment of the high-temperature tungsten filament lamp

2 結(jié)果與討論

2.1 真空度對炸藥爆炸火球特性的影響

為了探究真空度對乳化炸藥爆炸火球的影響，對比分析了不同真空度下乳化炸藥爆炸火球的傳播過程，如圖4～5 所示，對應(yīng)的爆炸火球持續(xù)時間數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 爆炸火球在不同真空度下的持續(xù)時間Table 2 Duration of explosive fireballs under different vacuum degrees

圖4 0 kPa 真空度下乳化炸藥爆轟火球的傳播過程Fig.4 Explosion fireball propagation of emulsion explosive under the vacuum degree of 0 kPa

圖5 100 kPa 真空度下乳化炸藥爆轟火球的傳播過程Fig.5 Explosion fireball propagation of emulsion explosive under the vacuum degree of 100 kPa

高速相機相鄰2 張爆炸圖片之間的時間間隔為6.45 μs，為了便于描述，將炸藥爆炸能夠觀測到的火焰初始圖像時刻記為0 μs。從圖4～5 中可以看出，在不同真空度下，乳化炸藥爆炸火球都經(jīng)歷先膨脹后逐漸破裂消散的過程，且隨著真空度的提高，火球更加明亮，持續(xù)時間更長，形態(tài)更穩(wěn)定。這是因為炸藥起爆后爆炸產(chǎn)物向四周擴散并與外界環(huán)境進行熱交換，爆炸火球不斷增大并通過壓縮空氣對外做功，整個爆轟過程中能量以熱、光、聲等形式耗散到周圍環(huán)境中直至爆炸火球熄滅。此外，機械波傳播需要介質(zhì)，而隨著真空度的提高，初始環(huán)境中空氣介質(zhì)逐漸減少，此時沖擊波和聲波主要依靠爆炸產(chǎn)物（傳播介質(zhì)）而傳播，但爆炸產(chǎn)物膨脹速度比沖擊波和噪聲在空氣中的傳播速度低得多，限制了沖擊波和噪聲的快速傳播，因而能量耗散變慢，這就是為什么隨著真空度的提高，火球亮度更高和持續(xù)時間更長的原因。另一方面，由于爆轟產(chǎn)物的密度遠(yuǎn)高于空氣的密度，爆轟波從爆轟產(chǎn)物往空氣傳播的過程中，會向爆轟產(chǎn)物中傳遞一個稀疏波，從而削弱沖擊波的強度，并且隨著真空度的降低，爆炸產(chǎn)物與空氣間的密度差進一步加大，這種削弱作用越明顯。

2.2 真空度對乳化炸藥爆炸溫度的影響

圖6～7 為不同真空度下乳化炸藥爆炸溫度場分布云圖，炸藥在起爆后產(chǎn)生高溫火球，隨著火球的發(fā)展，火球前沿的溫度相對于內(nèi)部始終偏低。這是因為爆炸火球前沿與外界產(chǎn)生熱交換，造成前沿溫度快速下降，而內(nèi)部產(chǎn)物持續(xù)進行反應(yīng)，對火球內(nèi)部提供能量。此外，對比不同真空度下乳化炸藥溫度云圖可知，隨著真空度的提高，爆炸火球內(nèi)部高溫的維持時間更長，火球破裂時間推遲，破裂速度更加緩慢。當(dāng)真空度為0 kPa 時，火球在19.35 μs 時破裂；而當(dāng)真空度為100 kPa 時，爆炸火球在58.05 μs 才開始破裂。這是由于真空度的提高使得罐體內(nèi)空氣介質(zhì)變少，此時以沖擊波傳播形式釋放的能量隨之減少，火球能量耗散慢，從而使火球維持較長時間后才出現(xiàn)破裂。

圖6 0 kPa 真空度下乳化炸藥瞬態(tài)爆炸溫度場Fig.6 Transient explosion temperature field of emulsion explosive under the vacuum degree of 0 kPa

圖7 100 kPa 真空度下乳化炸藥瞬態(tài)爆炸溫度場Fig.7 Transient explosion temperature field of emulsion explosive under the vacuum degree of 100 kPa

圖8 為不同真空度下乳化炸藥爆炸平均溫度（爆炸火球的平均溫度為拍攝圖片中火焰區(qū)域所有像素點所對應(yīng)溫度的平均值）的時程曲線。從圖8 可以看出，炸藥起爆后的初始溫度在2 200 K 左右，在0～40 kPa 的初始真空度條件下，乳化炸藥爆炸平均溫度呈持續(xù)下降趨勢，而在60～100 kPa 的初始真空度條件下，乳化炸藥爆炸平均溫度呈下降-上升-下降的趨勢。此外，當(dāng)真空度從60 kPa 提高到100 kPa 時，第2 次溫度峰值及到達時間均隨之提高，爆炸火球高溫持續(xù)時間也更長。由此可見，初始低真空度（0～40 kPa）對爆炸火球溫度影響較小，而60 kPa 以上的真空度會提高乳化炸藥的爆炸溫度并延緩其衰減。分析認(rèn)為，低真空度條件下，初始罐體內(nèi)仍存在大量的空氣，爆炸產(chǎn)生的能量可通過空氣傳播機械波（沖擊波和噪聲）和熱量而快速耗散，導(dǎo)致火球溫度持續(xù)下降；隨著真空度的進一步提高（60～100 kPa），爆炸產(chǎn)物快速膨脹并對外做功而導(dǎo)致爆轟能量減少，造成爆炸火球初始溫度下降，但是由于高真空度環(huán)境下空氣介質(zhì)少，機械波傳播和熱交換主要依靠爆炸產(chǎn)物作為傳播介質(zhì)，因而乳化炸藥爆炸產(chǎn)生的能量耗散速率迅速降低，隨著乳化炸藥爆轟后燃反應(yīng)的進行，爆炸產(chǎn)物溫度又會出現(xiàn)上升的情況，當(dāng)后燃反應(yīng)提供的能量小于爆炸火球傳播耗散的能量時，爆炸產(chǎn)物的溫度又開始降低，因而在初始高真空度環(huán)境下爆炸火球溫度出現(xiàn)下降-上升-下降的趨勢。

圖8 不同真空度下乳化炸藥爆炸平均溫度-時間曲線Fig.8 Average temperature-time curves of explosion of emulsion explosives under different vacuum degrees

2.3 真空度對乳化炸藥爆轟沖擊波參數(shù)的影響

圖9 為不同真空度下乳化炸藥爆炸的典型壓力（p）時程曲線，不同真空度下乳化炸藥樣品爆炸沖擊波的正沖量為：

圖9 在不同真空度下乳化炸藥爆炸的典型壓力-時間曲線Fig.9 Typical pressure-time curves of explosion of emulsion explosive under different vacuum degrees

式中：I+為正沖量，t+為乳化炸藥爆轟時正壓作用時間。

由圖9 和表3 可知，隨著初始真空度的升高，乳化炸藥沖擊波峰值壓力不斷下降，當(dāng)初始真空度在0～60 kPa 時，沖擊波峰值壓力的降幅很小；當(dāng)初始真空度在60～80 kPa 時，沖擊波峰值壓力的降幅開始增加；而當(dāng)真空度從80 kPa 提高到100 kPa 時，乳化炸藥的沖擊波峰值壓力出現(xiàn)了驟降的現(xiàn)象。這是因為初始真空度低的情況下，爆炸能量可以通過空氣介質(zhì)直接進行傳播，因此壓力衰減相對較小；而在初始高真空度環(huán)境下，爆炸能量的傳播主要依靠乳化炸藥爆炸產(chǎn)物，其膨脹速度嚴(yán)重阻礙了沖擊波的傳播，因而爆炸壓力的衰減相對較大[17]。由表3 可知，乳化炸藥爆炸沖擊波的正沖量隨著初始真空度的提高不斷降低，且變化規(guī)律與真空度對沖擊波超壓的影響一致。由此可見，提高環(huán)境初始真空度可有效削弱沖擊波的次生災(zāi)害[18]。而隨著真空度的不斷升高，測點處的沖擊波正壓作用時間相差不大，這是因為沖擊波的正壓作用時間與乳化炸藥爆轟反應(yīng)的時間有關(guān)，同時也說明真空度主要影響乳化炸藥的爆轟產(chǎn)物（后燃反應(yīng)），而對爆轟反應(yīng)過程影響不大。

表3 不同真空度下乳化炸藥爆炸的沖擊波參數(shù)Table 3 Shock wave parameters for explosion of emulsionexplosive under different vacuum degrees

2.4 不同真空度下乳化炸藥爆炸數(shù)值模擬

2.4.1 計算模型

為進一步探究真空度對乳化炸藥爆轟特性的影響機制，利用AUTODYN 軟件對密閉容器中乳化炸藥的爆炸過程進行了模擬。建立了如圖10 所示的一維球?qū)ΨQ楔形計算模型，模型由炸藥和空氣兩部分組成，采用多物質(zhì)的Euler 算法進行數(shù)值模擬，炸藥為20 g 球形乳化炸藥，起爆方式為中心點起爆，空氣域?qū)挾说倪吔鐥l件設(shè)置為無反射邊界（flow out），空氣域的最后（x=600 mm 處）設(shè)置1 個觀測點，用于輸出爆炸沖擊波特征參量的結(jié)果[19]。

圖10 一維球?qū)ΨQ楔形計算模型Fig.10 The one-dimensional spherically symmetric wedge computational model

對空氣采用理想狀態(tài)氣體方程[20]來描述，即：

式中：p1為空氣壓力，kPa；γ 為空氣絕熱指數(shù)，取值1.4；ρ 為空氣壓縮后的密度，kg/m3；ρ0為空氣初始密度，取值1.225 kg/m3；e0為空氣的初始比內(nèi)能，取值206.8 GJ/m3。通過改變空氣的初始密度近似實現(xiàn)不同的初始真空度[21]，如表4 所示。

表4 不同真空度下的空氣密度Table 4 Air density under different vacuum degrees

對乳化炸藥，采用JWL 方程進行描述[20]：

式中：p2為爆轟產(chǎn)物壓力，A、B、R1、R2、ω 為炸藥的特征參數(shù)（均為常數(shù)），V為爆轟產(chǎn)物的相對比容，e為炸藥的初始內(nèi)能。乳化炸藥參數(shù)如表5 所示[22]，其中ρ1為乳化炸藥密度，D為爆速。

表5 乳化炸藥JWL 參數(shù)[22]Table 5 The parameters of JWL equation of state for emulsion explosive[22]

2.4.2 真空度對沖擊波特性的影響

圖11 為不同真空度下乳化炸藥沖擊波超壓的數(shù)值模擬與實驗結(jié)果的對比，可以看出，隨著初始真空度從0 kPa 提升至100 kPa，距離起爆點60 cm 處的爆炸沖擊波峰值壓力隨著真空度的提升而降低9.5%～59.6%，最大降幅出現(xiàn)在初始真空度為80 kPa 到初始真空度為100 kPa 的2 組數(shù)據(jù)之間，變化規(guī)律與實驗結(jié)果吻合。峰值壓力的模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好，其平均相對誤差為10.3%。

圖11 不同真空度下乳化炸藥的沖擊波超壓Fig.11 Shock wave overpressures of emulsion explosive under different vacuum degrees

圖12～13 為不同真空度下乳化炸藥沖擊波波陣面的形成與發(fā)展歷程。圖12 為常壓下乳化炸藥爆轟的模擬結(jié)果。在0 μs 時，炸藥未起爆，整個壓力場的云圖沒有發(fā)生變化；在8.01 μs 時，炸藥剛剛起爆，在楔形模型左側(cè)的尖端處出現(xiàn)了流場變化，瞬間的沖擊波壓力極高，但此時的沖擊波在乳化炸藥內(nèi)部傳播；在25.01 μs 時，爆轟波傳播到了爆炸產(chǎn)物-空氣分界面（圖中黑線），可以看見非常強的間斷面，爆轟波在這時有一部分傳播至空氣中，另一部分向爆心反射，出現(xiàn)二次沖擊現(xiàn)象[10]；在32.02 μs 時，可以看見爆轟產(chǎn)物-空氣界面的間斷面依舊存在，爆心處壓力也會稍稍增大，爆轟產(chǎn)物傳播距離增大；在53.01 μs 時刻，爆心壓力下降，爆轟產(chǎn)物-空氣界面的沖擊波繼續(xù)向前傳播，整個間斷面被拉寬，峰值壓力逐步下降[21]；在249.10 μs 時，可以明顯看出，爆心壓力降低，沖擊波波陣面與爆轟產(chǎn)物界面分離，且將模型寬端處的空氣壓縮，壓力提升。

圖12 0 kPa 真空度下沖擊波波陣面的形成與發(fā)展Fig.12 Formation and development of the shock wave front under the vacuum degree of 0 kPa

圖13 為初始真空度100 kPa 時的沖擊波傳播過程。對比圖12 與13 可知，隨著真空度的降低，沖擊波波陣面與爆炸產(chǎn)物界面之間的距離逐步縮小，且在傳播時間相同的情況下，真空度越高，沖擊波傳播越快。這主要是因為爆轟波在空氣中傳播需要介質(zhì)，而常壓下由于有大量空氣的存在，爆轟波很快就與爆轟產(chǎn)物分離。在0～80 kPa 的初始真空度下，爆轟產(chǎn)物與爆轟波分離越來越慢；當(dāng)初始真空度為100 kPa 時，由于環(huán)境空氣過于稀薄，沖擊波傳播缺少介質(zhì)無法與爆轟產(chǎn)物分離，且模型寬端處壓力也無明顯提升。因此，隨著真空度的提高，爆轟產(chǎn)物界面與沖擊波峰值超壓界面距離也越來越近。在完全真空的環(huán)境下，爆轟產(chǎn)物與沖擊波波陣面不分離，且沖擊波波陣面?zhèn)鞑ニ俣扰c爆轟產(chǎn)物界面?zhèn)鞑ニ俣葹橐缓愣ㄖ怠?/p>

圖13 100 kPa 真空度下沖擊波波陣面的形成與發(fā)展Fig.13 Formation and development of the shock wave front under the vacuum degree of 100 kPa

2.5 不同真空度對爆炸噪聲的影響

在乳化炸藥應(yīng)用過程中，爆炸噪聲也是環(huán)境污染的重要來源之一，如何有效抑制乳化炸藥爆炸噪聲具有重要的研究價值。利用噪聲測試儀，實驗測得了不同初始真空度下乳化炸藥爆炸噪聲的聲壓級極值，如圖14 所示。在乳化炸藥質(zhì)量相同情況下，隨著初始真空度的提高，測點噪聲最大聲壓級逐漸降低。當(dāng)罐體內(nèi)的初始真空度為60 和100 kPa 時，距離爆心65 cm 處的爆炸噪聲分別為90.5 dB 和84.7 dB，與常壓狀態(tài)下相比降低了30.1 dB 和35.9 dB，降幅分別達到24.6%和29.8%。噪聲波屬于機械波，其傳播需要介質(zhì)。當(dāng)罐體內(nèi)的初始真空度增加時，空氣介質(zhì)越稀薄，因而爆炸噪聲波衰減越嚴(yán)重。當(dāng)初始真空度在0～40 kPa 時，罐體內(nèi)仍存有大量氣體介質(zhì)，并且乳化炸藥爆炸產(chǎn)物會對其進行一定的補充，而當(dāng)真空度高于40 kPa 后，波前氣體稀薄或幾乎無空氣介質(zhì)，噪聲的傳播主要依靠爆炸產(chǎn)物，此時波陣面和爆炸氣體的膨脹一同向外運動，聲波的運動速度不會超過爆炸氣體運動速度，因此高真空度有利于降低乳化炸藥的爆炸噪聲。

圖14 不同初始真空度下乳化炸藥爆炸噪聲的聲壓級最大值Fig.14 The maximum sound pressure levels of noises induced by explosion of emulsion explosive under different initial vacuum degrees

3 結(jié) 論

(1)隨著初始真空度的提高，爆炸火球亮度更高，持續(xù)時間更長，形態(tài)更穩(wěn)定。當(dāng)初始真空度提高到一定程度時，沖擊波和噪聲波的傳播從依靠空氣介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽勘óa(chǎn)物，此時爆炸產(chǎn)物的膨脹速度成為沖擊波和噪聲波傳播的限制因素。

(2)在0～40 kPa 的初始真空度條件下，乳化炸藥爆炸火球的平均溫度呈持續(xù)下降趨勢，而在60～100 kPa 的初始真空度條件下，乳化炸藥爆炸火球的溫度呈下降-上升-下降的趨勢，造成該現(xiàn)象的主要原因是：初始真空度影響了爆轟波能量的耗散速率。

(3)隨著初始真空度的提高，乳化炸藥爆炸沖擊波的峰值壓力和比沖量不斷下降，但正壓作用時間變化不明顯；數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著真空度的提高，爆轟產(chǎn)物界面與沖擊波峰值超壓界面距離越來越近，在完全真空的環(huán)境下，爆轟產(chǎn)物與沖擊波波陣面不分離。

(4) 真空度的提高有利于降低爆炸噪聲，當(dāng)罐體內(nèi)的初始真空度為60 和100 kPa 時，距離爆心65 cm 處的爆炸噪聲分別為90.5 dB 和84.7 dB，與常壓狀態(tài)下相比分別降低了30.1 dB 和35.9 dB，降幅分別達到24.6%和29.8%。