Estimating the consequences of an explosion on critical infrastructure

• Autorzy: Papliński Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.22211/matwys/0200

Warianty tytułu

PL

Określanie skutków wybuchowego obciążenia infrastruktury krytycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study is an analysis estimating the threat arising from the detonation products of a condensed explosive on the physical environment. It presents an analysis of fundamental detonation properties such as detonation height and Mach wave formation, related to their loading effects on critical infrastructure. Analytical equations as well as modelling were investigated to predict the effects of explosive loading on surroundings and people. Comparisons were made between the results from calculations with those of the equations, based on approximated experimental data. It was concluded that when applying the JWL equation of state to the reaction products of TNT, good agreement was obtained between modeling and experimental results for the detonation energy derived with the aid of thermodynamic calculations.

PL

Przedmiotem pracy jest ilościowa analiza zagrożeń powstających w wyniku oddziaływania produktów detonacji skondensowanego materiału wybuchowego na otoczenie materialne. Przedstawiona została analiza podstawowych właściwości pola wybuchu jak wysokość wybuchu nad poziomem gruntu, kształtowanie się fali Macha w aspekcie ich wpływu na obciążenie obiektów infrastruktury krytycznej. Rozpatrzone zostało zastosowanie wzorów analitycznych oraz symulacji numerycznej do prognozowania skutków wybuchowego obciążenia obiektów i osób. Przeprowadzono porównanie zgodności obliczeń numerycznych z wzorami analitycznymi opracowanymi na podstawie aproksymacji danych eksperymentalnych. Stwierdzono, że w przypadku zastosowania do opisu produktów detonacji trotylu równania stanu JWL, dobra zgodność symulacji numerycznych z wynikami eksperymentu uzyskiwana jest dla energii detonacji określonej za pomocą obliczeń termodynamicznych.

Słowa kluczowe

EN

free-air burst explosion; free-air surface; blast field; numerical simulation

PL

wybuch swobodny; wybuch kontaktowy; pola wybuchu; modelownie numeryczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Przemysłu Organicznego
• Czasopismo: Materiały Wysokoenergetyczne
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 12(2)
• Strony: 114--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Papliński Andrzej

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace, 2 gen. S. Kaliskiego Street, 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Physics of Explosion. (in Russian) Staniukovich K.P. Ed., Moscow: Nauka, 1975.
• [2] Baker W.E., Cox P.A., Westine P.S., Kulesz J.J., Strehlow R.A. Explosion Hazards and Evaluation. Amsterdam: Elsevier, 1983, ISBN 0-444-42094-0.
• [3] Cudziło S., Maranda A., Nowaczewski J., Trębiński R., Trzciński W.A. Military Explosives (in Polish). Częstochowa: Wyd. Wydziału Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej, 2000; ISBN 83-87745-11-1.
• [4] Physics of Explosion T. 1 (in Russian), Orlenko L.P. Ed., Moscow: Fizmatlit, 2004, ISBN 9785922102192.
• [5] Onderka Z. Blast Engineering in Open Pit Mining – Physics of Detonation of Explosives (in Polish). Kraków: Wyd. AGH, Script 1009, 1986.
• [6] Kingery Ch.N., Bulmash G. Airblast Parameters from TNT Spherical Air Burst and Hemispherical Surface Burst. BRT Technical Report ARBRL-TR-025555, Aberdeen, US Army Armament and Development Center, Ballistic Research Laboratory, 1984.
• [7] Trzciński W.A. A Review of Methods for Calculation of Blast Wave Parameters (in Polish). Problemy Mechatroniki: uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa 2016, 7(1): 61-78.
• [8] van Leer B. Towards Ultimate Conservative Difference Scheme V. A Second-Order Sequel to Godunov’s Method. J. Comp. Phys. 1977, 32: 101-136.
• [9] Colella P., Glaz H.M. Efficient Solution Algorithm for the Riemann Problem for Real Gases. J. Comp. Phys. 1985, 59: 264-289.
• [10] Papliński A. Modelling of Combustion and Explosion in Physically Nonhomogeneous Reactive Media. (in Polish), Warsaw: Wyd. Wojskowa Akademia Techniczna, 2009; ISBN 978-83-61486-35-0.
• [11] Henrych J. The Dynamics of Explosion and its Use. Amsterdam: Elsevier, 1979, ISBN 978-0444998194.
• [12] Hornberg H. Determination of Fume State Parameters from Expansion Measurements of Metal Tubes.Propellants Explos. Pyrotech. 1986, 11: 23-31.
• [13] Blast Effects – Physical Properties of Shock Waves. Sochet I. Ed., Springer, 2018; ISBN 978-3-319-70829-4.
• [14] Papliński A. An Implementation of the Steepest Descent Method to Evaluation of Equilibrium Composition of Reactive Mixtures Containing Components in Condensed Phases. Cent. Eur. J. Energ. Mater. 2007, 4(1-2): 135-150.
• [15] Papliński A., Maranda A. Investigation of the Influence of Cooling Salts upon the Explosive Performance of Emulsion Explosives. Cent. Eur. J. Energ. Mater. 2015, 12(3): 523-535.