摘要：[7] 徐维铮，吴卫国. 约束空间内爆超压载荷影响因素二维数值模拟［J］.中国舰船研究，2019，14（2）：91-98.。[5] 徐维铮，吴卫国. 改进的3阶WENO-N3格式及其在内爆炸载荷计算中的应用［J］.中国舰船研究，2018，13（3）：149-156.。

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编者按

在现代海战中，高性能鱼雷和反舰导弹对水面舰船构成了巨大威胁。反舰武器穿舱后爆炸产生的高温、高压爆轰产物在膨胀过程中会与周围空气中的氧气发生剧烈的燃烧反应，释放出大量能量，即所谓后燃烧效应，其对爆炸冲击波的传播过程、冲击波壁面反射压力、准静态压力都将产生一定的影响，因此是必须重点关注的一种物理现象。针对舱室内爆载荷的影响规律，国内研究人员研究取得了一系列成果。吴卫国教授团队基于自主开发约束空间内爆炸后燃烧过程的二维数值计算程序，对此内爆炸物理现象进行了研究。

——李勇群

www.ship-research.com

《中国舰船研究》2018年

第14卷第1期

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后燃烧效应对约束空间内爆炸载荷的影响规律

徐维铮，吴卫国

中国舰船研究，2019，14（1）：52-58

论文背景

近年来，为研究约束空间内后燃烧效应对爆炸载荷的影响规律，国内外学者开展了大量的实验和数值模拟研究。对于约束空间内部的爆炸载荷主要采用试验测试和商用软件数值模拟2种方法。鉴于爆炸试验昂贵且存在一定的风险，数值模拟成为研究爆炸波传播及爆炸载荷特性的主要手段。

对于数值模拟爆炸流场的问题，由于其包含高密度比、高压力比、强间断等复杂流场结构，数值模拟爆炸过程需要高精度、强稳定性激波捕捉格式。目前，WENO格式作为一种典型的高精度激波捕捉格式，对流场内的激波间断具有较高的分辨率，适于求解包含激波、膨胀波以及接触间断等复杂结构的流场。然而，后燃烧过程中涉及复杂的多组分燃烧化学反应，若考虑详细的化学反应过程，不仅程序编写复杂，且由于化学反应时间尺度与流场时间尺度的差别，要求的网格数较大，难以很好地适用于实际工程问题的计算。

论文主要内容

本文研究团队提出了一种考虑后燃烧效应的简化反应率模型，将反应率模型耦合到可压缩欧拉方程中，并以源项的方式进行后燃烧能量的添加；并考虑到WENO格式高精度、稳定性较好的优势，基于Fortran平台，采用五阶WENO有限差分格式，自主开发了约束空间内考虑爆炸后燃烧效应的二维数值计算程序；利用所开发的程序数值探讨了反应速率及后燃烧能量大小对约束空间内爆炸载荷的影响规律。

（a）超压（b）冲量

图1 不同反应速率常数爆炸载荷时程曲线

（a）超压（b）冲量

图2 不同后燃烧能量大小爆炸载荷时程曲线

论文结论

1） 在后燃烧能量大小一定的情况下，反应速率常数增大时，冲击波到达时间提前，冲击波峰值、冲量均增大，准静态超压峰值保持不变。

2） 在反应速率常数一定的情况下，随着后燃烧能量的增大，冲击波峰值、冲量及准静态超压峰值均增大，后燃烧能量的加入能显著增强爆炸载荷强度。

3）本文针对爆炸后燃烧过程数值计算，尽管没有考虑复杂的多组分反应过程，然而采用一种简化的反应率模型近似描述后燃烧能量对爆炸载荷的影响，不失为一种满足实际工程计算的有效方法。

吴卫国

吴卫国，1960年生，武汉理工大学船舶与海洋工程学科首席教授、博士生导师，教育部科学技术委员会学部委员，中国造船学会船舶振动噪声与冲击学组组长。主持国家863课题、国家自然科学基金、国防基础研究、国家支撑计划、国家高技术船舶专项等项目50余项，在国际、国内重要学术刊物及会议论文集发表研究论文120余篇，获得专利授权10余项。团队现有专职教师15名，博士及硕士研究生50余名，研究领域包括：船舶振动噪声预报与控制、大型舰船极限强度理论与试验、舰船结构的爆炸/冲击动力学理论、数值仿真与试验研究等。

徐维铮

徐维铮，1991年，博士生。就读于武汉理工大学船舶与海洋工程系。主要研究方向为舰船结构内爆炸冲击波载荷特性及高精度数值计算方法。获得软件著作权授权2项。发表EI学术论文3篇。

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[5] 徐维铮，吴卫国. 改进的3阶WENO-N3格式及其在内爆炸载荷计算中的应用［J］.中国舰船研究，2018，13（3）：149-156.

[6] 徐维铮，吴卫国.多舱室内气云爆炸爆轰产物运动二维数值模拟［J］.中国舰船研究，2018，13（增刊）：92-99.

[7] 徐维铮，吴卫国. 约束空间内爆超压载荷影响因素二维数值模拟［J］.中国舰船研究，2019，14（2）：91-98.

摘要和全文链接

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