Page 141 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 焦俊杰，等： 基于水下爆炸的爆轰产物JWL状态方程确定方法研究 第 9 期

JWL parameters by underwater explosion method JWL parameters by underwater explosion method

JWL parameters by cylinder experimental method JWL parameters by cylinder experimental method
1.0 1.2
1.0
0.8 0.8
Bubble radius/m 0.6 Velocity/(km·s −1 ) 0.6

0.4
0.4

0.2 0.2
0
−0.2
0 0.05 0.10 0.15 0 0.05 0.10 0.15
Time/s Time/s
(a) Bubble radius (b) Bubble velocity
JWL parameters by underwater explosion method
JWL parameters by underwater explosion method JWL parameters by cylinder experimental method
JWL parameters by cylinder experimental method Experiment result
10 12 3.0
2.5 2.5
10 10 2.0 Pulsation pressure/MPa 2.0
Pulsation pressure/Pa 10 8 6 Pulsation pressure/MPa 1.5 1.0 0 Time/s
1.5
0.5
10
0.135 0.136 0.137 0.138 0.139 0.140
1.0
10

10 4 2 0.5 0
0 0.05 0.10 0.15 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15
Time/s Time/s
(c) Pressure in bubble (d) Pulsation pressure
图 6 不同 JWL 方程参数下 RDX 水下爆炸的气泡脉动特性
Fig. 6 Bubble pulsation characteristics of RDX underwater explosion for different JWL parameters
衰减速度也较快，减小了气泡的最大半径和脉动周期。
由于气泡脉动特性试验无法直观地确定气泡半径的变化，仅依据气泡脉动周期可能会与实际过程
产生偏差，而脉动压力波产生于气泡第 1 次收缩-膨胀过程中，通过对脉动压力波的分析可以进一步对

JWL 方程参数进行验证。不同 JWL 方程参数下 RDX 气泡脉动压力波的差异如图 6(d) 所示，为了方便
对比，图 6(d) 插图将气泡脉动周期试验值作为时间基准对计算得到的脉动压力波进行了平移，而压力基
线则为脉动周期内平滑曲线的压力平均值。可以看出，通过水下爆炸法和圆筒试验法得到的脉动压力
波峰值分别为 0.67 和 2.27 MPa，水下爆炸法得到的压力波峰值与试验值（0.76 MPa）的一致性更好。对于
压力波的波形，从图 6(d) 可以看出，圆筒试验法的脉动压力波呈现出峰值较高而宽度较窄的特点，而水
下爆炸法与试验结果的波形宽度基本一致。

4 结 论

(1) 通过对爆炸气泡内爆轰产物做功过程的分析，确定了水下爆炸气泡内爆轰产物做功需要获得的
试验参量，并基于水下爆炸气泡膨胀过程中的能量守恒关系，获得了基于水下爆炸试验法的 JWL 状态方
程确定方法。
(2) 设计了水下爆炸气泡膨胀试验装置，测试了水下爆炸气泡半径和冲击波阵面随时间变化的曲
线，并采用圆筒试验数据的处理方法，获得了气泡半径-时间和冲击波阵面位置-时间拟合曲线，通过解析
方法得到了 RDX 炸药的 JWL 状态方程参数。

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