Page 83 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 肖 敏，等： 含空穴炸药硝基甲烷冲击转爆轰过程的数值模拟 第 9 期

图 9～10 展示了不同网格尺寸下 0.37 μs 时的计算结果。显然，网格数量越大，计算区域内流场分
布以及气泡闭合与热点产生过程刻画得越清晰。如图 10 所示，将网格尺寸为 Δx=Δy=1 mm/180 的计
算结果当作参考解，当网格尺寸为 Δx=Δy=1 mm/22.5 时，捕捉不到准确的空穴塌陷过程。随着计算网
格的加密，中轴线处的密度和压力分布曲线与参考解越吻合。特别是流场分布较平缓的区域，网格尺
寸为 Δx=Δy=1 mm/90 与 Δx=Δy=1 mm/180 计算出的密度和压力分布曲线几乎重合。数值结果显示：
Δx=Δy=1 mm/22.5, Δx=Δy=1 mm/45, Δx=Δy=1 mm/90 与 Δx=Δy=1 mm/180 计算得到的密度峰值分别相差
3
0.377、0.092 和 0.028 5 g/cm ，压力峰值分别相差 4.856、1.781 和 0.85 GPa，能够说明本文算法的有效性。

−3
ρ/(g·cm ) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

6 6 6 6
y/mm 5 y/mm 5 y/mm 5 y/mm 5

4 4 4 4
5 6 7 8 9 5 6 7 8 9 5 6 7 8 9 5 6 7 8 9
x/mm x/mm x/mm x/mm
(a) Δx=Δy=1 mm/22.5 (b) Δx=Δy=1 mm/45 (c) Δx=Δy=1 mm/90 (d) Δx=Δy=1 mm/180
图 9 不同网格尺寸下 0.37 μs 时的密度分布
Fig. 9 Density distributions with different mesh sizes at 0.37 μs

1.9 9
1.8 8
1.7 7
1.6 6
ρ/(g·cm −3 ) 1.5 p/GPa 5 4
1.4
1.3
1.2
1.1 Δx=Δy=1 mm/22.5 3
1.0 Δx=Δy=1 mm/45 2 Δx=Δy=1 mm/22.5
0.9 Δx=Δy=1 mm/90 1 Δx=Δy=1 mm/45
Δx=Δy=1 mm/90
0.8 Δx=Δy=1 mm/180 0 Δx=Δy=1 mm/180
0.7
4 5 6 7 8 9 10 4 5 6 7 8 9 10
x/mm x/mm
(a) Density (b) Pressure
图 10 0.37 μs 时的中轴线密度和压力分布
Fig. 10 Density and pressure distributions on the central axis at 0.37 μs

图 11～17 展示了 6 GPa 冲击压力下 7 个时刻的计算结果，其中图 11～12 为空穴压缩以及塌陷过程
中不同时刻的密度和压力分布。空穴被压缩发生塌陷，会出现高温、高压、高密度的热点区域，局部区
域压力达到 9 GPa 以上。

ρ/(g·cm ) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
−3
9 9 9

y/mm 8 y/mm 8 y/mm 8

7 7 7
8 9 10 11 12 8 9 10 11 12 8 9 10 11 12
x/mm x/mm x/mm
(a) 0 μs (b) 0.15 μs (c) 0.30 μs

图 11 6 GPa 冲击压力下不同时刻的密度分布
Fig. 11 Density distributions under the impact pressure of 6 GPa at different times

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