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一种城市街道中偶然爆炸冲击波超压峰值的快速计算方法 

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摘要:本发明公开了一种城市街道中偶然爆炸冲击波超压峰值的快速计算方法,属于爆炸流体力学领域。该方法基于虚拟爆源思想,将城市街道中爆炸冲击波在街道两侧建筑的反射波等效为虚拟爆源产生的冲击波,通过真实爆源与虚拟爆源流场叠加计算街道中爆炸冲击波的超压峰值。包括以下步骤:获取参数并建立城市街道中偶然爆炸冲击波传播模型;设置虚拟爆源并计算其等效当量;计算真实爆源和虚拟爆源波阵面的几何关系;分别计算真实爆源和虚拟爆源在某一传播距离处的超压峰值;计算真实爆源和虚拟爆源流场叠加后街道实际的超压峰值。本发明可用于城市街道中偶然爆炸冲击波超压峰值的快速计算,进而用于偶然爆炸事件的灾后评估和城市重要设施的抗爆设计。

主权项:1.一种城市街道中偶然爆炸冲击波超压峰值的快速计算方法,其特征在于:将城市街道中偶然爆炸冲击波在街道两侧建筑的反射波等效为虚拟爆源产生的冲击波,通过真实爆源与虚拟爆源流场叠加计算爆炸冲击波超压峰值;具体包括以下步骤:步骤1、建立城市街道中偶然爆炸冲击波传播模型;步骤1.1、建立坐标系;以爆炸位置作为原点,以街道中轴线为x轴,街道边界垂直方向为y轴,建立直角坐标系,其中爆炸位置位于街道中心地面处;步骤1.2、建立城市街道中偶然爆炸冲击波传播模型;城市街道中偶然爆炸冲击波传播模型为:爆炸冲击波先由原点向各方向传播,在y方向街道边界建筑表面依次发生正反射、规则反射和非规则反射;之后爆炸冲击波主要沿街道中轴线向街道两侧传播;步骤2、设置虚拟爆源并计算其爆炸等效TNT当量Ws;步骤2.1、在y轴与街道两侧边界的相交处分别设置虚拟爆源;步骤2.2、采用双线性模型描述虚拟爆源爆炸等效TNT当量Ws随虚拟爆源爆炸冲击波沿x方向的传播距离l的变化关系;步骤3、计算真实爆源波阵面和虚拟爆源波阵面的几何关系;步骤3.1、分别计算真实爆源波阵面和虚拟爆源波阵面沿x方向传播到距离l处对应传播半径rt和rs;步骤3.2、计算真实爆源波阵面与虚拟爆源波阵面在街道中轴线相交时的传播距离lc;步骤3.3、根据步骤3.1和步骤3.2获得的真实爆源波阵面与虚拟爆源波阵面的几何关系计算二者在中轴线的传播距离差d;步骤4、分别计算真实爆源和虚拟爆源在传播距离l处的超压峰值;步骤4.1、采用自由场爆炸冲击波超压峰值经验公式,计算真实爆源和虚拟爆源在传播距离l处,即传播半径分别为rt和rs的超压峰值;步骤4.2、对于真实爆源波阵面和虚拟爆源波阵面先后到达传播距离l处的情况,采用埃思里奇方程描述单个爆源作用的超压时程曲线,引入后一爆源波阵面运动的平均波速,计算后一爆源到达距离l处时前一爆源衰减后的超压值;步骤5、计算真实爆源和虚拟爆源流场叠加后街道实际的超压峰值;当传播距离llu时,虚拟爆源对流场超压峰值无影响,取真实爆源波阵面在传播距离l处的超压峰值作为街道中的超压峰值Δp0,lu为虚拟爆源爆炸等效TNT当量Ws变化的起始距离;当传播距离l≥lu时,根据真实爆源和虚拟爆源波阵面到达的先后顺序,分别计算前一爆源波阵面的超压峰值,以及后一爆源波阵面超压峰值叠加前一爆源衰减后的超压值,取二者中最大值作为街道实际的超压峰值Δp0。

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