摘要：[7] 徐維錚，吳衛國. 約束空間內爆超壓載荷影響因素二維數值模擬［J］.中國艦船研究，2019，14（2）：91-98.。[5] 徐維錚，吳衛國. 改進的3階WENO-N3格式及其在內爆炸載荷計算中的應用［J］.中國艦船研究，2018，13（3）：149-156.。

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編者按

在現代海戰中，高性能魚雷和反艦導彈對水面艦船構成了巨大威脅。反艦武器穿艙後爆炸產生的高溫、高壓爆轟產物在膨脹過程中會與周圍空氣中的氧氣發生劇烈的燃燒反應，釋放出大量能量，即所謂後燃燒效應，其對爆炸衝擊波的傳播過程、衝擊波壁面反射壓力、準靜態壓力都將產生一定的影響，因此是必須重點關注的一種物理現象。針對艙室內爆載荷的影響規律，國內研究人員研究取得了一系列成果。吳衛國教授團隊基於自主開發約束空間內爆炸後燃燒過程的二維數值計算程序，對此內爆炸物理現象進行了研究。

——李勇羣

www.ship-research.com

《中國艦船研究》2018年

第14卷第1期

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後燃燒效應對約束空間內爆炸載荷的影響規律

徐維錚，吳衛國

中國艦船研究，2019，14（1）：52-58

論文背景

近年來，爲研究約束空間內後燃燒效應對爆炸載荷的影響規律，國內外學者開展了大量的實驗和數值模擬研究。對於約束空間內部的爆炸載荷主要採用試驗測試和商用軟件數值模擬2種方法。鑑於爆炸試驗昂貴且存在一定的風險，數值模擬成爲研究爆炸波傳播及爆炸載荷特性的主要手段。

對於數值模擬爆炸流場的問題，由於其包含高密度比、高壓力比、強間斷等複雜流場結構，數值模擬爆炸過程需要高精度、強穩定性激波捕捉格式。目前，WENO格式作爲一種典型的高精度激波捕捉格式，對流場內的激波間斷具有較高的分辨率，適於求解包含激波、膨脹波以及接觸間斷等複雜結構的流場。然而，後燃燒過程中涉及複雜的多組分燃燒化學反應，若考慮詳細的化學反應過程，不僅程序編寫複雜，且由於化學反應時間尺度與流場時間尺度的差別，要求的網格數較大，難以很好地適用於實際工程問題的計算。

論文主要內容

本文研究團隊提出了一種考慮後燃燒效應的簡化反應率模型，將反應率模型耦合到可壓縮歐拉方程中，並以源項的方式進行後燃燒能量的添加；並考慮到WENO格式高精度、穩定性較好的優勢，基於Fortran平臺，採用五階WENO有限差分格式，自主開發了約束空間內考慮爆炸後燃燒效應的二維數值計算程序；利用所開發的程序數值探討了反應速率及後燃燒能量大小對約束空間內爆炸載荷的影響規律。

（a）超壓（b）衝量

圖1 不同反應速率常數爆炸載荷時程曲線

（a）超壓（b）衝量

圖2 不同後燃燒能量大小爆炸載荷時程曲線

論文結論

1） 在後燃燒能量大小一定的情況下，反應速率常數增大時，衝擊波到達時間提前，衝擊波峯值、衝量均增大，準靜態超壓峯值保持不變。

2） 在反應速率常數一定的情況下，隨着後燃燒能量的增大，衝擊波峯值、衝量及準靜態超壓峯值均增大，後燃燒能量的加入能顯著增強爆炸載荷強度。

3）本文針對爆炸後燃燒過程數值計算，儘管沒有考慮複雜的多組分反應過程，然而採用一種簡化的反應率模型近似描述後燃燒能量對爆炸載荷的影響，不失爲一種滿足實際工程計算的有效方法。

吳衛國

吳衛國，1960年生，武漢理工大學船舶與海洋工程學科首席教授、博士生導師，教育部科學技術委員會學部委員，中國造船學會船舶振動噪聲與衝擊學組組長。主持國家863課題、國家自然科學基金、國防基礎研究、國家支撐計劃、國家高技術船舶專項等項目50餘項，在國際、國內重要學術刊物及會議論文集發表研究論文120餘篇，獲得專利授權10餘項。團隊現有專職教師15名，博士及碩士研究生50餘名，研究領域包括：船舶振動噪聲預報與控制、大型艦船極限強度理論與試驗、艦船結構的爆炸/衝擊動力學理論、數值仿真與試驗研究等。

徐維錚

徐維錚，1991年，博士生。就讀於武漢理工大學船舶與海洋工程系。主要研究方向爲艦船結構內爆炸衝擊波載荷特性及高精度數值計算方法。獲得軟件著作權授權2項。發表EI學術論文3篇。

“

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[5] 徐維錚，吳衛國. 改進的3階WENO-N3格式及其在內爆炸載荷計算中的應用［J］.中國艦船研究，2018，13（3）：149-156.

[6] 徐維錚，吳衛國.多艙室內氣雲爆炸爆轟產物運動二維數值模擬［J］.中國艦船研究，2018，13（增刊）：92-99.

[7] 徐維錚，吳衛國. 約束空間內爆超壓載荷影響因素二維數值模擬［J］.中國艦船研究，2019，14（2）：91-98.

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