一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法技术

本发明专利技术提供一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，将爆炸冲击波远场数据对处理后得到变换后数据对，将冲击波峰值超压与比例距离的三次多项式用等效转换因子进行归一化，将所得到空间归一化三次多项式，与构造的冲击波近场空间等效转换因子方程相乘，得到冲击波近场不同空间位置峰值超压反演模型。本发明专利技术是为了解决冲击波峰值超压大尺度远近场分布模型构建的问题，提供一种用于爆炸冲击波峰值超压预测的远场数据反演近场分布的方法，将远近场变换方程和近场空间等效转换模型综合起来，在已知比例爆高时建立起近场峰值超压不同空间位置的关系，从而通过测量远场峰值超压反演出近场超压分布，满足常规和复杂工况毁伤评估需求。工况毁伤评估需求。工况毁伤评估需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法


[0001]本专利技术涉及冲击测试
，具体涉及一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法。

技术介绍

[0002]爆炸冲击波峰值超压是高能战斗部杀伤目标的重要毁伤元之一。定量测试实际战场上战斗部冲击波超压数据，既可指导弹药研制又有助于分析毁伤效果。
[0003]学者们对空中爆炸冲击波峰值超压传播规律进行了深入研究。早在1915年，Hopkinson B.就根据试验现象和数据分析得出爆炸具有相似性的结论。随后，研究人员进行了大量的TNT爆炸试验，分析收集到的峰值超压数据，得到一系列不同适应范围的峰值超压与比例距离的关系式。包括Mills公式、Henrych公式、Sadovskyi公式、Brode公式、叶晓华公式及国防工程设计规范等在内的众多峰值超压一维分布规律的经验公式，对工程实际应用起到很好的指导作用。上述公式中峰值超压仅是比例距离的多项式关系，并基于相同比例距离时冲击波峰值超压处处一致的假设，未考虑不同空间分布的测点处峰值超压不同。这种冲击波峰值超压的空间非均匀性在满足无限空中爆炸条件下，比例爆高(即爆心离地面高度与当量三次根之比，单位m
·
kg-1/3
)越小越明显。
[0004]构建上述经验公式的数据主要来自于自由场测试结果，要求炸药比例爆高不小于0.35m
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kg-1/3
，且以地面和近地自由场布设测点为主。爆炸冲击入射波会在抵达地面后发生发射，并与入射波叠加形成马赫波。三种波叠加为三波点导致波阵面的分布不均匀。随着毁伤评估需求的发展，典型战斗部爆炸冲击波的测试方法逐渐向适应特殊工况环境方向发展。常规地面和近地场布设测点的冲击波压力测量的方式已不再适应新形势下的战斗部压力毁伤元测试。通过空中测点实现冲击波压力测量的方法可满足上述测试需求，但对冲击波峰值超压大尺度远近场分布模型的构建提出迫切需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了解决冲击波峰值超压大尺度远近场分布模型构建的问题，提供一种用于爆炸冲击波峰值超压预测的远场数据反演近场分布的方法，将远近场变换方程和近场空间等效转换模型综合起来，在已知比例爆高时建立起近场峰值超压不同空间位置的关系，从而通过测量远场峰值超压反演出近场超压分布数据，满足常规和复杂工况毁伤评估需求。
[0006]本专利技术提供一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、获取爆炸冲击波远场不同比例距离的多个测点的数据对，利用远近场变换方程对数据对进行变换，得到变换后数据对；
[0008]S2、基于爆炸相似律和多项式回归模型，构造冲击波峰值超压与比例距离的三次多项式；
[0009]将变换后数据对代入三次多项式，利用最小二乘法求解，得到三次多项式系数；
[0010]S3、计算每个测点与爆心连线后相对于与地面平行的水平面的夹角，并计算得到夹角的平均值α；
[0011]计算比例爆高，代入近场空间等效转换模型，得到七种角度对应的等效转换因子，通过线性插值法得到以角度为自变量的等效转换因子方程；
[0012]将α带入等效转换因子方程，得到冲击波近场空间等效转换因子；
[0013]S4、使用冲击波近场空间等效转换因子修正三次多项式，得到空间归一化三次多项式；
[0014]S5、将空间归一化三次多项式与等效转换因子方程相乘，得到冲击波近场不同空间位置峰值超压反演模型。
[0015]本专利技术所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，作为优选方式，步骤S1中，爆炸为近地空中爆炸，满足无限空中爆炸条件，爆炸条件为爆炸高度与当量三次根之比不小于0.35m
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kg-1/3
。
[0016]本专利技术所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，作为优选方式，步骤S1中，测点至少为四组；测点位置分布在与爆心连线的同一条直线上，测点距爆心的比例距离与当量三次根之比不小于15m
·
kg-1/3
，比例距离是指测点和爆心的直线距离与当量三次根之比；测点峰值超压结果为正值。
[0017]本专利技术所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，作为优选方式，步骤S1中，近场是比例距离1-15m
·
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；
[0018]数据对由比例距离及其对应峰值超压构成；其中，表示远场比例距离，单位为m
·
kg-1/3
，Δp
d
表示对应峰值超压，单位为kPa，第i组远场数据对为
[0019]本专利技术所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，作为优选方式，步骤S1中远近场变换方程如下：
[0020]Δp
di
′
＝1.295
·
Δp
di
[0021][0022]远近场变换方程包括比例修正和坐标变换；比例修正因子为1.295，只对峰值超压起作用；坐标变换通过使比例修正后的数据对逆时针旋转15
°
实现。
[0023]为偶数时，取数量的一半对应位置的数据对为中心数据对；当远场数据对数量为奇数时，取数量加1后一半的位置的数据对为中心数据对。
[0024]本专利技术所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，作为优选方式，步骤S2中三次多项式为：
[0025][0026]其中，表示比例距离，单位为m
·
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，Δp
m
表示峰值超压，单位为kPa,用A1、A2和A3表示无量纲的三次多项式系数。
[0027]本专利技术所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，作为优选方式，步骤S3中夹角为0
°
至90
°
。
[0028]本专利技术所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，作为优选方式，步骤S3中空间等效转换模型是基于线性回归模型构造的比例爆高与空间各角度处峰值超压归一化值的关系模型，用线性方程表示；
[0029]空间等效转换模型包含7组线性方程，每组线性方程对应一个空间角度，分别为0
°
、15
°
、30
°
、45
°
、60
°
、75
°
和90
°
。每个角度对应的峰值超压归一化值的方程如下所示，
[0030][0031]其中，x表示比例爆高，即爆心离地面高度与当量三次根之比，单位为m
·
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，角标数字代表空间角度。
[0032]本专利技术所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，作为优选方式，步骤S3中的峰值超压归一化值是各角度处同一比例距离的峰值超压与90
°
对应峰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、获取爆炸冲击波远场不同比例距离的多个测点的数据对，利用远近场变换方程对所述数据对进行变换，得到变换后数据对；S2、基于爆炸相似律和多项式回归模型，构造冲击波峰值超压与比例距离的三次多项式；将所述变换后数据对代入所述三次多项式，利用最小二乘法求解，得到所述三次多项式系数；S3、计算每个所述测点与爆心连线后相对于与地面平行的水平面的夹角，并计算得到所述夹角的平均值α；计算比例爆高，代入近场空间等效转换模型，得到七种角度对应的等效转换因子，通过线性插值法得到以角度为自变量的等效转换因子方程；将α带入所述等效转换因子方程，得到冲击波近场空间等效转换因子；S4、使用所述冲击波近场空间等效转换因子修正所述三次多项式，得到空间归一化三次多项式；S5、将所述空间归一化三次多项式与所述等效转换因子方程相乘，得到冲击波近场不同空间位置峰值超压反演模型。2.根据权利要求1所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，其特征在于：步骤S1中，所述爆炸为近地空中爆炸，满足无限空中爆炸条件，所述爆炸条件为爆炸高度与当量三次根之比不小于0.35m
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。3.根据权利要求1所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，其特征在于：步骤S1中，所述测点至少为四组；所述测点位置分布在与所述爆心连线的同一条直线上，所述测点距所述爆心的比例距离不小于15m
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，所述比例距离是指所述测点和所述爆心的直线距离与所述当量三次根之比；所述测点峰值超压为正值。4.根据权利要求1所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，其特征在于：步骤S1中，所述近场是所述比例距离1-15m
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；所述数据对由所述比例距离及其对应所述峰值超压构成；其中，表示远场比例距离，单位为m
·
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，Δp
d
表示对应峰值超压，单位为kPa，第i组所述远场数据对为5.根据权利要求4所述的一种用于爆炸冲击波超压预测的远场反演近场分布的方法，其特征在于：步骤S1中所述远近场变换方程如下：Δp
di
′
＝1.295
·<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郗洪柱，孔德仁，乐贵高，史青，张世名，彭泳卿，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：