水雾对爆炸冲击波的衰减机理研究

来源：计算力学学报杂志2025年第1期北京时间：

作者：赵家兴,刘凇含,姜林

单位：南京理工大学 机械工程学院, 南京 210094,南京理工大学 机械工程学院, 南京 210094,南京理工大学 机械工程学院, 南京 210094

摘要：旨在探究水雾对爆炸冲击波的衰减机理以及水雾中冲击波能量和动量的耗散过程。为此,基于欧拉-拉格朗日方法对水雾与爆炸冲击波的相互作用过程进行了三维数值模拟,并分析了爆炸冲击波在水雾内的传播特征、液滴与爆炸释放的能量之间的传热、传质和动量传递过程。建立的数值模型考虑了气相与液滴相之间的质量、动量和能量传递以及液滴雾化,并首次考虑了液滴的尺寸分布。研究结果表明,水雾能够有效阻挡爆炸释放的热量。当冲击波通过空气-水雾交界面时,会发生反射和透射现象。雾滴通过动量提取、蒸发和对流换热吸收透射冲击波的能量,致使冲击波受到削弱。空气-水雾交界面是冲击波与水雾之间动量和能量传递效率最高的位置。由于冲击波的衰减,波阵面后的气流速度和温度会不断降低,从而导致冲击波与水雾之间的动量和能量传递效率逐渐降低。

关键词：水雾,冲击波,爆炸衰减,欧拉-拉格朗日方法,能量耗散,

基金资助：国家重点研发计划(2020YFC1522800);国家自然科学基金(52176114;52111530091)资助项目.