Page 40 - 《爆炸与冲击》2026年第8期

第 46 卷 贾大卫，等： 燃料空气炸药云团的起爆裕度 第 8 期

式中：p 的单位为 MPa；R 为等效 TNT 当量的比
H
1/3
例距离，单位为 m/kg 。对于 1 kg 级 HMX 基炸
药，在爆心距 0.5 m 处，有 R ≈ 0.407 m/kg ，将其 y
1/3
代入上述公式，得 p = 4.88 MPa。
H
为进一步评估起爆超压阈值，采用 LS-DYNA O x
软件建立二维模型进行分析，建立二维空气域，
在指定位置填充炸药，对二次起爆药柱的爆轰过
程进行数值模拟。鉴于装药结构是对称的，这里
建立二维轴对称模型，对称轴为 y 轴，在对称轴 图 7 二维超压计算数值模型
处填充炸药，装药几何中心为坐标轴原点。采 Fig. 7 Two-dimensional overpressure computational
用 ALE 方法进行模拟，模型如图 7 所示。 numerical model
空气计算域尺寸为 3 m×2 m，网格尺寸取 2 mm，这个尺寸能够满足爆炸仿真精度的需要 [19-20] 。空
气域材料采用关键字*MAT_NULL 和*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL 定义，并通过*BOUNDARY_NON_
REFLECTING_2D 定义无反射边界。炸药材料通过关键字*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 和*EOS_
JWL 定义，通过关键字*INITIAL_VOLUME_FRACTION_GEOMETRY 填充在空气域中，填充位置如
图 7 中标黄区域所示，通过关键字*INITIAL_DETONATION 定义起爆位置。空气和炸药的单元类型均
采用*SECTION_ALE2D 定义。部分关键字参数取值如表 3 所示。通过模拟得到的在爆心距 0.5 m 处的
超压时程曲线如图 8 所示。

表 3 *MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 和*EOS_JWL 参数
Table 3 Parameters of *MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN and*EOS_JWL
−3
−1
ρ 0 /(kg·m ) D/(km·s ) p CJ /GPa A/GPa B/GPa R 1 R 2 ω E 0 /GPa
1 850 7.433 41 774 7.23 4.2 1 0.4 10
图 8 的结果表明，二次起爆药柱爆轰所形成的冲击波传播到 0.5 m 处所用的时间约为 0.125 ms，图 9
给出了在该时刻下的冲击波超压分布图。而在这个时间段内，抛洒云团半径的变化幅度极小。并且由
超压时程曲线可知，在 0.5 m 处的超压峰值约为 5.24 MPa，该个结果与经验公式的计算结果较接近，二者
的相对误差仅约为 7%，因此 Henrych 公式的计算结果较可靠。

6 Overpressure/
MPa
5 4 6.714 0
6.042 0
Overpressure/MPa 3 2 4.700 0
5.371 0
4.028 0
3.357 0
2.685 0
1 2.014 0
1.343 0
0.671 4
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0
Time/ms
图 9 0.125 ms 时超压分布云图
图 8 超压时程曲线 Fig. 9 Overpressure distribution map at 0.125 ms
Fig. 8 Time history curve of overpressure

以上结果表明，2 种方法在计算超压峰值时具有良好的一致性。考虑到工程应用中需兼顾精度与便
捷性，一方面，经验公式与数值模拟均存在不可避免的偏差，取二者的平均值 5.06 MPa 作为超压峰值裕
度可抵消单一方法的系统误差；另一方面，工程实践中对起爆阈值的表述更倾向于简洁整数，四舍五入

082101-8