Page 39 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 王 晔，等： 装置参数对125 kg燃料成雾性能的影响 第 5 期

统计学上，标准差能够反映多次测量数据之间的相差程度，用来衡量试验结果的稳定性。云雾直径
（σ ）和高度（σ ）的标准差可表示为：
d h
 2 2 2
¯
¯
¯
 (d 1 −d) +(d 2 −d) +...+(d n −d)

σ d =

n
(1)

¯
¯
¯
 2 2 2
 (h 1 −h) +(h 2 −h) +...+(h n −h)

σ h =

n
式中：d 为第 n 时刻的云雾直径， d ¯ 为云雾的平均直径，h 为第 n 时刻的云雾高度， h ¯ 为云雾的平均高度，
n
n
n 为统计数量。
由式 (1) 计算可知，复合结构的 σ 为 d 0.23 m，σ 为 h 0.27 m；强结构的 σ 为 d 0.27 m，σ 为 h 0.34 m。
σ 和 d σ 均没超过 0.5 m，说明 2 种结构的抛撒过程的稳定性较好，成雾效果较可靠。对比 2 参数的标准
h
差，发现云雾直径的稳定性大于云雾高度，这可能是由于端盖没有均匀刻槽，导致分散不稳定。

2.3 装置结构对云雾特性的影响
3 种装置的云雾分散试验结果如表 2 和图 5 表 2 不同装置结构的试验结果
所示。由图 5 可知，云雾的形成过程大致均分为 Table 2 Experimental results under different canisters
3 个阶段：(1) 加速形成阶段，加速过程很快，高
序号 装置结构 比药量/% 试验结果
速 摄 像 几 乎 捕 捉 不 到 该 阶 段 ； ( 2 ) 减 速 阶 段 ；
1 弱结构 0.9 窜火
(3) 稳定湍流阶段，云雾形成。弱结构的纵向约
2 强结构 0.9 正常
束力较弱，起爆时能量过于集中，使得中心药的
3 复合结构 0.9 正常
分散能量大于破裂能量，引起自燃，导致窜火现
象，48 ms 时，出现明显火光，云雾持续燃烧，184 ms 时，完全燃烧。
对强结构和复合结构进行相同比药量（0.9%）下的燃料抛撒试验，不同装置结构的云雾直径和云雾
高度随时间的变化如图 8～9 所示。可以看出，复合结构的云雾直径最大，可达 25.5 m，此时，云雾高度
为 4.0 m；强结构的云雾高度最大，可达 4.8 m，此时，云雾直径为 24.0 m。由于起爆后，峰值超压在云雾中
最大，在云雾外呈幂次衰减，因此，云雾的直径越大、覆盖面积越广，成功爆轰后的毁伤范围越大。将云
雾形态近似成圆形，经计算，复合结构的云雾覆盖面积 S =510 m ，强结构的云雾覆盖面积 S =452.16 m ，
2
2
s
c
相较于强结构，复合结构的覆盖面积增大了 13%。因此，按照实际需要，选择云雾直径较大的复合结构
最合理。

30
25 4
20
D/m 15 H/m 2
10
Basic canister Basic canister
5 Strengthen canister Strengthen canister
Compound canister Compound canister
0 0
0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300
t/ms t/ms

图 8 不同装置结构下的云雾直径随时间变化曲线 图 9 不同装置结构下的云雾高度随时间变化曲线
Fig. 8 Time histories of aerosol diameters Fig. 9 Time histories of aerosol heights
under different canisters under different canisters
为了进一步分析影响因素的稳定性，利用单因素方差分析方法，研究装置结构对云雾成雾性能影响
的显著性。原假设 H 为装置结构对云雾直径无影响，备择假设 H 为装置结构对云雾直径有影响。方
0
1
a
a
052301-6