阶梯状装药结构对灭火弹效能影响的数值分析

"灭火弹爆炸抛撒效应数值模拟与分析 (2013年)" 这篇2013年的自然科学论文深入探讨了灭火弹中心装药结构对其灭火效能的影响。研究人员使用了ANSYS/LS-DYNA软件进行仿真实验，创建了两种不同的装药结构模型：柱状装药和阶梯状装药。通过对比这两种模型的计算结果，他们得出了以下关键发现： 1. 阶梯状装药结构能够导致灭火水剂在径向方向上形成速度梯度。这一特性有助于在爆炸过程中形成更均匀的云雾状灭火剂分布，这在灭火过程中尤为重要，因为它可以确保更有效地覆盖火源，提高灭火效率。 2. 模拟结果显示，阶梯状装药模型中有70%的灭火水剂被导向火焰根部，这个比例远高于柱状装药模型的50%。这种向火焰根部集中喷洒的特性进一步增强了灭火效果，因为火焰根部通常是火势最旺的地方，直接打击此处可以更迅速地熄灭火源。 论文指出，在相同装药量和比药量条件下，装药结构的选择能够显著影响爆轰波传播方向，进而影响爆炸能量和产物的分布。由于灭火剂的抛撒过程涉及复杂的力学和热力学过程，直接进行实验研究具有相当的困难。因此，使用有限元动力分析软件进行数值模拟成为研究这一问题的有效方法。 在建立灭火弹战斗部物理模型时，研究者做出了若干简化假设，包括忽略某些次要因素，以便更专注于装药结构对灭火剂抛撒效果的核心影响。这些假设对于简化分析和理解主要机制至关重要，同时也为未来的实际应用提供了理论基础。 通过这项研究，作者旨在为灭火弹的设计提供科学依据，帮助优化灭火剂的抛撒效果，提升灭火弹的实战效能。他们的工作不仅在理论层面深化了我们对爆炸抛撒过程的理解，也为实际灭火设备的改进提供了理论支持。