Параметры воздушной ударной волны

После физико‑химических превращений приведённые в движение газо- или парообразные продукты взрыва образуют зону сжатого воздуха, которая в составе ударной волны перемещается в атмосфере. Ударная волна представляет собой область «сжатия – разрежения» воздуха со скачкообразным изменением давления на фронте волны. Рассмотрим структуру идеальной ударной волны (рис.1) в координатах "давление - время", т.е. Р = f(t), при прохождении её через точку пространства, находящуюся на некотором удалении от центра взрывной системы:

 

Рис.1.Схема ударной волны

Р_О – атмосферное давление; p_s – избыточное давление на фронте ударной волны; p_r – максимальное давление разрежения; t_f – период времени от начала взрыва до прихода фронта волны в данную точку пространства; t_s – продолжительность фазы сжатия; t_r – продолжительность фазы разрежения

 

Фаза сжатия ударной волны характеризуется величиной, Пас, удельного положительного импульса:

.

Импульс фазы сжатия представляет собой интегральную характеристику ударной волны, объединяющую в себе величину изменяющегося во времени давления и продолжительность фазы сжатия. Фаза разрежения характеризуется удельным отрицательным импульсом, Пас:

.

Для идеальной волны i_s = i_r, а так как p_s > p_r , то длительность фазы разрежения всегда превышает длительность фазы сжатия t_r >t_s.

Перемещение зоны сжатия ударной волны в сторону меньшего давления приводит в движение частицы воздуха. Они перемещаются со скоростью u_s и создают напор, Па, на любую преграду:

,

где _s – плотность воздуха при давлении на фронте ударной волны, кг/м³.

Давление на фронте волны по мере удаления от центра взрывной системы снижается. Фронт волны последовательно проходит: при детонационном взрыве зону детонационной волны; зону, создаваемую продуктами взрыва; ближнюю и дальнюю зоны воздушной ударной волны; зону вырождения воздушной ударной волны в звуковую. Определение численного значения параметров взрывного процесса представляет собой сложную газодинамическую задачу.