Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji do opisu wybuchu kulistego ładunku materiału wybuchowego w powietrzu atmosferycznym

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 3

107-123

PL

Korzystając z założeń sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji, sformułowano graniczne zagadnienie początkowo-brzegowe wybuchu kulistego ładunku materiału wybuchowego (MW) w powietrzu atmosferycznym. Równania ruchu całkowano metodą rozpadu dowolnych nieciągłości Godunowa z wydzieleniem frontu uderzeniowej fali podmuchu oraz granicy produktów detonacji. Wyniki obliczeń numerycznych dla sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji porównano z podobnymi obliczeniami przy wykorzystaniu dokładnego opisu procesu detonacji MW. Ustalono, że ze względu na maksymalne wartości ciśnień na froncie fali podmuchu oraz wartości otrzymywanych impulsów nadciśnienia, sekwencyjny model natychmiastowej detonacji można stosować do opisu tej fali na względnych odległościach ξD > ξkr (ξkr ≈ 6 dla badanego ładunku trotylu). Ogólną prawidłowością są mniejsze wartości maksymalnych ciśnień na froncie fali podmuchu dla modelu natychmiastowej detonacji w porównaniu z odpowiednimi wartościami dla zagadnienia pełnego (ρDN < ρD) na odległościach ξD < ξD1 (ξD1 ≈ 7,5 dla trotylu), natomiast w zakresie ξ D > ξD1 spełniona jest relacja ρDN > ρD z tendencją do zanikania różnic wartości ze wzrostem odległości od centrum wybuchu. Stwierdzono, że fala podmuchu dla modelu detonacji natychmiastowej jest opóźniona (pojawia się później w wybranej odległości od centrum wybuchu) w zakresie ξD < ξD2 (ξD2 ≈ 17 dla trotylu) i przyspieszona (pojawia się wcześniej) dla ξD > ξD2.

EN

On the strength of assumptions of the sequential type of an instantaneous detonation, the initial boundary-value problem has been formulated for the spherical charge explosion in an atmosphere. The motion equations have been solved by means of a numerical scheme of the Godunov’s method of disintegration an arbitrary discontinuity with separating the blast wave front and the detonation products boundary. The results of numerical calculations for the sequential type of an instantaneous detonation have been compared with similar computations when taking advantage of the rigorous description of a detonation process. It has been ascertained, that considering the maximum pressure values in the blast wave front, as well as obtained values of the overpressure pulses, the sequential type of an instantaneous detonation may be applied to describe this wave to the relative distances of ξD > ξkr (ξkr ≈ 6 for the TNT charge examined). The general principle are less values of maximum pressures on comparison with appropriate values for the complete problem (ρDN < ρD) at the distances ξD < ξD1 (ξD1 ≈ 7.5 for TNT), whereas in the range ξD > ξD1 the inequality ρDN > ρD is satisfied with a tendency to decay the values of differences with increasing the distance from the explosion centre. It has been stated, that the blast wave, when applying the sequential type of an instantaneous detonation, is behind time (comes later at a settled distance from the explosion centre) in the range ξD < ξD2 (ξD2 ≈ 17 for TNT) and it is accelerated (appears sooner) for ξ D > ξD2.

2

Sekwencyjny model natychmiastowej detonacji ładunku materiału wybuchowego o skończonej objętości

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 3

147-163

PL

Opracowano nowy, sekwencyjny model natychmiastowej detonacji ładunku materiału wybuchowego (MW) o skończonej objętości, którego podstawą jest założenie odpowiedniej kolejności przebiegu zjawisk w procesie wybuchowym. Przyjęto, że w pierwszej kolejności zachodzi detonacja MW i ustalenie się stałych, uśrednionych wartości parametrów produktów detonacji, a następnie dochodzi do ich oddziaływania z otaczającym ładunek ośrodkiem, przy czym zakłada się, że obydwa procesy w materiale wybuchowym i produktach detonacji zachodzą natychmiastowo. Do oszacowania stałych, uśrednionych wartości parametrów w produktach detonacji: gęstości masowej Ρ (sub)s, gęstości energii wewnętrznej e (sub)ws i kinetycznej e (sub)ks wykorzystano numeryczne rozwiązania równania ciągłości oraz równania ruchu pełnego problemu propagacji fali detonacyjnej w ładunku MW. Ich wartości definiowano w postaci odpowiednich średnich całkowych, wyznaczanych numerycznie. Przeprowadzenie obliczeń dla szerokiego zestawu materiałów wybuchowych o zróżnicowanych właściwościach pozwoliło ustalić, że uśrednione wartości parametrów produktów detonacji, wyznaczone zgodnie z założeniami sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji, w prosty sposób wyrażają się przez podstawowe wielkości opisujące materiał wybuchowy, takie jak jego gęstość masowa Ρ Μ czy ciepło wybuchu Q. Fakt ten umożliwia ich określenie bez konieczności wyznaczania numerycznych rozwiązań problemu rozchodzenia się detonacji w MW oraz numerycznych całkowań w procesie uśredniania tych rozwiązań.

EN

The new sequential type of an instantaneous detonation to the finite volume explosive charge has been elaborated, the foundation of that is the assumption of an appropriate sequence of occurrences in the explosive process. It has been assumed, that first the explosive detonation takes place and establishing constant, mean values of parameters of the detonation products, and next an interaction with the medium surrounding the charge occurs. The supplementary assumption is that both processes in an explosive and in the detonation products take place instantaneously. To estimate constant, mean values of parameters of the detonation products: the mass density Ρ (sub)s, the internal energy density e (sub)ws and the kinetic energy density e (sub)ks, it has been taken advantage of the numerical solutions to equations of motion of the detonation wave problem in the explosive charge. Their values have been defined in the form of the appropriate integral average, numerically calculated. Carrying out calculations for the wide set of explosives of different characteristics made it possible to establish, that mean values of parameters to detonation products, calculated according to the assumptions of the sequential type of an instantaneous detonation, can be expressed in a simple way by the essential quantities of explosive, like its mass density Ρ Μ or the heat of explosion Q. This fact makes possible to establish their values without the necessity of calculation of numerical solutions to the detonation wave problem in an explosive, and the numerical integrations in the averaging process of these solutions.

3

The influence of parameters of an undisturbed air on the blast wave characteristics

Łęgowski Z.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 1

267-283

EN

Formulation of the propagation problem of the detonation wave in an explosive charge has been presented, and the solution method of the equations of motion has been worked out. The Jones, Wilkins and Lee equation of state has been used for detonation products. On the strength of a self-similarity of the problem, the equations of motion have been reduced to the set of ordinary differential equations that have been solved using the Runge-Kutta method of 4th order. Spatial distributions of parameters of detonation products have been obtained for arbitrary time instant of the process till the moment, at which the detonation front reaches the charge boundary that marks the end of the combustion process. It has been formulated the problem of a dispersion of detonation products into the surrounding air with regard to its climatic changes. In depicting properties of the air disturbed by the blast wave propagating throughout, it has been adapted the Brode calorific equation of state with eleven material constants, whereas the damp air has been treated as an mixture of ideal gases. The integral equations of motion have been solved by means of numeric scheme of the Godunov's method of disintegration the arbitrary discontinuity with assigning the primary blast wave front and the detonation products boundary. The other strong discontinuities, appearing in the flow, have been smoothed out by the dissipative numerical scheme. An influence of parameters of an atmospheric air has been examined, such as pressure p0 temperature T0 and humidity, on the blast wave characteristics. It has been found, that increasing the temperature of the undisturbed air results in decreasing pressure on the primary blast wave front, while growing the atmospheric pressure means growing pressure on the wave front too. The influence of humidity extends with increasing temperature and decreasing pressure. Pressures on the blast wave front in a damp air are always less in magnitude in comparison with values attained in a dry air. It has been ascertained, that the influence of all of three atmospheric parameters decreases with growing the propagating blast wave radius. The extreme influence on the pressure values in a blast wave creates the climatic variations in temperature, the least of all - the humidity variations. In many cases the influence of the last parameter may be ignored. Comprehensive properties of the dispersion of detonation products have been investigated, taking into consideration the variations of the atmospheric parameters. It has been determined, that the maximal range of the detonation products, estimated on the ground of discovering the dry air at the conventional conditions, must be extended to 17 values of a charge radius.

PL

Sformułowano zagadnienie oraz opracowano metodę całkowania równań ruchu problemu rozprzestrzeniania się fali detonacyjnej w ładunku materiału wybuchowego (MW). Do opisu produktów detonacji zastosowano równanie stanu Jonesa, Wilkinsa i Lee'go. Korzystając z samopodobieństwa zagadnienia, równania ruchu sprowadzono do odpowiedniego układu równań różniczkowych zwyczajnych, który całkowano metodą Rungego-Kutty czwartego rzędu. Otrzymano przestrzenne rozkłady parametrów w produktach detonacji w dowolnym momencie trwania tego procesu aż do chwili dotarcia fali detonacyjnej do granicy ładunku, kończącej proces spalania. Sformułowano zagadnienie rozlotu produktów detonacji w otaczające ładunek powietrze atmosferyczne z uwzględnieniem jego zmian klimatycznych. Do opisu właściwości powietrza, zaburzonego przez rozchodzącą się w nim falę podmuchu, zastosowano kaloryczne równanie stanu Brode 'a z jedenastoma stałymi materiałowymi, natomiast wilgotne powietrze atmosferyczne traktowano jako mieszaninę gazów doskonałych. Całkowe równania ruchu rozwiązywano za pomocą schematu numerycznego metody rozpadu dowolnych nieciągłości Godunowa z wydzieleniem frontu pierwotnej fali podmuchu oraz granicy rozdziału produktów detonacji. Pozostałe silne nieciągłości, pojawiające się w trakcie ewolucji rozwiązania, ulegały naturalnemu rozmyciu przez dysypatywny schemat różnicowy Godunowa. Zbadano wpływ parametrów powietrza atmosferycznego, takich jak ciśnienie p0 temperatura T0 i wilgotność na charakterystyki powybuchowych fal uderzeniowych. Ustalono, że wzrost temperatury niezaburzonego powietrza powoduje spadek ciśnienia na froncie pierwotnej fali wybuchu, natomiast wzrost ciśnienia atmosferycznego oznacza również wzrost ciśnienia na powierzchni tej fali. Wpływ wilgotności rośnie ze wzrostem temperatury i spadkiem ciśnienia. W wilgotnym powietrzu ciśnienia na powierzchni fali wybuchu są zawsze mniejsze od wartości uzyskiwanych w powietrzu suchym. Ustalono, że wpływ wszystkich trzech parametrów atmosfery maleje ze wzrostem promienia rozchodzącej się fali wybuchu. Największy wpływ na wartości ciśnień w fali powybuchowej wywierają klimatyczne zmiany temperatury, najmniejsze - zmiany wilgotności. Wpływ tego czynnika można w wielu przypadkach pominąć i ograniczyć się do badania suchego powietrza. Zbadano ogólne własności procesu rozlotu produktów detonacji z uwzględnieniem zmian parametrów atmosfery. Ustalono, że maksymalny zasięg produktów detonacji, szacowany na podstawie badań suchego powietrza i atmosfery standardowej, należy przedłużyć do ok. siedemnastu promieni ładunku.

4

Nowe własności rozwiązań rozwiniętej teorii machowskiego odbicia fali uderzeniowej od nachylonej sztywnej ścianki

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2002

|

Vol. 51, nr 10

163-176

PL

Wykorzystując równania rozwiniętej teorii machowskiego odbicia, opracowano topologię obszarów występowania możliwych konfiguracji fal na płaszczyźnie danych początkowych. Otrzymano nowe linie graniczne typu linii dźwięku i linii Macha. Odkryto nowy typ nieregularnej konfiguracji z odbitą falą rozrzedzeniową oraz ustalono obszar danych początkowych na płaszczyźnie w którym zjawisko to występuje. Zbadano ewolucję osobowości krzywizny frontu fali odbitej w punkcie potrójnym T. Ustalono, że istnienie tej osobowości jest zjawiskiem powszechnym, typowym dla rozwiniętej konfiguracji machowskiej z odbitą falą uderzeniową.

EN

Using the equations of developed theory of Mach's reflection, topology has been elaborated of the areas of appearance of possible wave configuration on the initial data plane. New boundary lines of sound line and Mach's line type were obtained. A new type of no regular configuration with reflected diluted wave was found and the initial data area on the data plane in which the effect appears is determined. The evolution of singularity of curvature of the wave front reflected at the triple point has been studied. It has been stated that the existence of the singularity is a common effect, typical in developed Mach's configuration with the reflected shock wave.

5

Analiza problemu rozprzestrzeniania się powybuchowej fali uderzeniowej w nieograniczonym ośrodku gazowym

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2002

|

Vol. 51, nr 10

145-161

PL

Przeprowadzono analizę wybuchu sferycznego ładunku materiału wybuchowego w nieograniczonej atmosferze. Dla produktów detonacji wykorzystano równanie stanu Jonesa, Wilkinsa i Lee'go. Zbadano przydatność różnych równań stanu do opisu właściwości powietrza w warunkach propagacji fal uderzeniowych. Uzyskano zależności dla ciśnienia oraz równanie trajektorii fali podmuchowej w całym zakresie propagacji, które moga być wykorzystane do szacowania obciążeń konstrukcji. Ustalono, że maksymalny zasięg produktów detonacji nie przekracza 15 promieni ładunku.

EN

Analysis of detonation of spherical explosive in unlimited atmosphere has been carried out. The Jones, Wilkins and Lee equations of state have been used for detonation products. The usefulness of different equations of state for description dependencies for pressure and the trajectory equation for blast wave trajectory have been obtained in the entire propagation range. The results can be used in evaluation of construction loading. It was found that the maximal range of the detonation products did not exceed 15 charge radius.

6

A new formulation of the local reflection theory of an oblique shock wave at a rigid wall

Łęgowski Z.

Journal of Technical Physics

|

2000

|

Vol. 41, no 4

411-428

EN

A complete solution to the local theory of the shock wave reflection at an inclined wall has been obtained for the first time in two particular regions. One is the region near the Mach stem confluence S point with the wall and the other in the vicinity of the triple point T of an irregular shock-wave configuration. The correct lines of regular-irregular transitions have been established for the self-similar reflection problem in shock tubes. The solutions for all shock-fronts geometry have been obtained in the vicinity of the triple point, which are in agreement with the results of experimental measurements. In all the region of interaction the backward-reflected shock waves have been obtained for incident waves of arbitrary intensity. It has been formulated the hypothesis concerning the regular-irregular transition of weak shock waves, as a result of disintegration of an arbitrary discontinuity formed at the terminal stage of regular reflection.

7

Modification of the triple shock waves configuration theory in the problem of an oblique shock wave reflection at a rigid surface

Łęgowski Z.

Journal of Technical Physics

|

1999

|

Vol. 40, no 4

457-474

EN

A theoretical method of determining the triple-point trajectory angle x of the irregular wave configuration near the reflecting surface has been worked out. A systematic analysis of the modified triple shock wave configuration theory is performed in the oblique shock wave reflection problem at a rigid wall, and is then compared to the elementary Mach-type reflection theory, with regard to its modification given in [1]. A different influence on the flow parameters of the corner signals in the regions behind the reflected r and the Mach m waves separated by the contact discontinuity cd has been pointed out.

8

Szacowanie maksymalnych wartości ciśnień działających na ściankę oraz dynamika przejść regularno-nieregularnych przy odbiciu skośnych fal uderzeniowych

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

1999

|

Vol. 48, nr 12

133-149

PL

Opracowano metodę szacowania maksymalnych wartości ciśnień działających na nachyloną ściankę przy odbiciu silnych fal uderzeniowych w całym zakresie nieregularnego oddziaływania. Uzyskano dobrą zgodność z wynikami obliczeń numerycznych podanych w monografii [3] oraz danymi eksperymentów White'a [14]. Zaproponowano uniwersalny mechanizm przejść regularno-nieregu- larnych przy odbiciu skośnych fal uderzeniowych o dowolnych intensywnościach dla przepływów stacjonarnych w tunelach aerodynamicznych oraz zagadnień niestacjonarnych (samopodobnych) w rurach uderzeniowych. Ustalono, że odkryte w ostatnich latach zjawisko histerezy tych przejść w przepływie ustalonym jest efektem pozornym, związanym z geometryczną degeneracją machowskich konfiguracji.

EN

A method of estimating the maximum values of pressure acting on an inclined wall when reflecting the strong shock waves has been elaborated in the whole range of irregular interaction. A good agreement has been obtained with the results of numerical computations given in the monograph [3] and with the White's experimental data [14]. It has been suggested the common mechanism of regular-irregular transitions when reflecting oblique shock waves of arbitrary intensity for steady flows in wind tunnels and nonstationary (selfsimilar) problems in shock tubes. It has been established that a hysteresis phenomenon in these transitions, discovered recently in steady flows, is a spurious phenomenon, that is related to the geomerical degeneration of Mach configurations.

9

Nowe sformuowanie lokalnej teorii odbicia skośnej fali uderzeniowej od nieodkształcalnej ścianki

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

1999

|

Vol. 48, nr 5

98-118

PL

Otrzymano po raz pierwszy kompletne rozwiązania lokalnej teorii odbicia fali uderzeniowej od nachylonej ścianki w dwóch charakterystycznych obszarach: w pobliżu punktu S połączenia fali Macha ze ścianką oraz w otoczeniu punktu potrójnego T nieregularnej konfiguracji fal. Ustalono poprawne linie przejść regularno-nieregularnych (r-n) dla samopodobnego zagadnienia odbicia w rurach uderzeniowych. Uzyskano po raz pierwszy poprawne (zgodne z wynikami pomiarów) zależności dla geometrii wszystkich frontów falowych w otoczeniu punktu potrójnego. W całym zakresie oddziaływania fal uderzeniowych o dowolnych intensywnościach otrzymano wychodzące fale odbite. Sformułowano hipotezę o przejściu r-n dla słabych fal uderzeniowych w rezultacie rozpadu dowolnej nieciągłości uformowanej w końcowym stadium odbicia regularnego.

EN

A complete solutions to the local theory of shock wave reflection at an inclined wall have been obtained for the first time in two particular regions. One is the region near the Mach stem confluence S point with the wall and the other in the vicinity of the triple point T of an irregular shock-wave configuration. The correct lines of regular-irregular transitions have been established for the self-similar reflection problem in shock tubes. The solutions for all shock-fronts geometry have been obtained in the vicinity of the triple point, which are in agreement with the results of experimental measurements. In the entive region of interaction the backward-reflected shock waves have been obtained for incident waves of arbitrary intensity. It has been formulated the hypothesis concerning the regular-irregular transition of weak shock waves, as a results of disintegration an arbitrary discontinuity formed at the terminal stage of regular reflection.

10

Modification of the elementary Mach reflection theory of an oblique shock wave at a rigid wall

Łęgowski Z.

Journal of Technical Physics

|

1998

|

Vol. 39, no 1

67-75

EN

A modified version of the local theory of an oblique shock wave reflection at a rigid surface is presented, known as the elementary theory of Mach reflection (ETMR). Modification concerns solutions for pressure acting on the wall in the region adjacent to the Mach stem front. A good agreement is obtained with Henrych's [11] and Glasstones's [12] data, and with Henderson's [13] measurements, in a wide range of the incident wave intensities as well as in the whole range of its irregular interaction. The theory enables to remove the wall known paradoks of Mach reflection observed so far in the range of weak shock waves reflections, according to the classification introduced by von Neumann [4].

11

Modelowanie propagacji powybuchowych fal uderzeniowych w przestrzeni ograniczonej dwiema sztywnymi płaszczyznami

Borkowski W., Rafa J., Łęgowski Z., Rybak P.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

1998

|

Vol. 47, nr 11

73-98

PL

Opracowano metodę szacowania obciążeń płyty generowanych wybuchem kontaktowym skondensowanego materiału wybuchowego. Problem propagacji powybuchowej fali uderzeniowej w przestrzeni ograniczonej dwiema sztywnymi płaszczyznami zredukowano do rozwiązania trzech zagadnień cząstkowych: rozwiązania problemu propagacji kulistej fali uderzeniowej wybuchu w nieograniczonym ośrodku gazowym, opracowania lokalnej teorii odbicia skośnej fali uderzeniowej od sztywnej ścianki oraz zbudowania efektywnej teorii opisującej propagację układu odbitych fal uderzeniowych przy wykorzystaniu odpowiedniej modyfikacji metody źródeł pozornych. Uzyskano dobrą zgodność obliczeń teoretycznych z wynikami przeprowadzonych eksperymentów.

EN

A method of estimating the rigid surface loading generated by the contract explosion of a condensed explosive charge has been elaborated. The problem of propagation of an explosive generated shock wave in the zone bounded by two rigid plates has been reduced to solving three subproblems: the propagation problem of spherical shock wave in an unbounded gaseous medium, working out the local theory of an oblique shock wavereflection at a rigid wall and constructing an effective theory describing propagation of the reflected shock waves system, making use of an appropriate modyfication of the dummy sources method. A good agreement has been obtained of the results of theoretical computations with performed experimental measurements.