Баротермическое действие взрыва: ударная волна и термическое поражение

Д.О. Морозов; К.Л.  Степанов

doi:10.18321/

Authors

D.O. Morozov Heat and Mass Transfer Institute National Academy of Sciences of Belarus 220072 Minsk, P. Brovka st., 15
K.L. Stepanov Heat and Mass Transfer Institute National Academy of Sciences of Belarus 220072 Minsk, P. Brovka st., 15

DOI:

https://doi.org/10.18321/

Keywords:

shock wave, thermal injury, target

Abstract

Physical, hydrodynamic and radiation processes connected with explosion of fuel mixture and condense explosive have been considered. The description methods and program applications for modeling of explosion hydrodynamic and radiation of fireball have been developed. Wild-ranged equations of state for explosion products and air have been described. Spectral characteristics of typical detonation products have been determined. Numerical simulations for all stages of explosions have been done. Simulations include the processes of energy releasing connected with detonation, forming, distribution and attenuation of shock waves and heat radiation of fireball. The program codes for modeling one-dimensional hydrodynamic and heat processes based on gas dynamic equation and heat transition have been created. Relations between heat flow density from hot explosion product region, its temperature and geometric parameters were defined. The distributions of the heat load on the targets of different orientations near explosion source have been obtained. The developed program applications form the basis for estimating effects of explosion and risk decrease of incidence caused by natural and anthropological reasons. The created models have shown workability in wide range of explosion energy and environment conditions.

References

(1) Физика взрыва / под ред. Л. П. Орленко. В 2 т. М.: Физматлит, 2004.

(2) Взрывные явления. Оценка и последствия: в 2 т. М.: Мир, 1987.

(3) Гельфанд Б. Е., Сильников М. В. Фугасные эффекты взрывов. СПб.: Полигон, 2004. 415 с.

(4) Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1977. 443 с.

(5) Коробейников В. П. Задачи теории точечного взрыва // Труды Математического института им. В. А. Стеклова. 1973. Т. 119. С. 3–278.

(6) Alhussan K., Stepanov K. L., Stankevich Y. A., Smetannikov A. S., Zhdanok S. A. Hydrodynamics of the initial phase of explosion // Int. J. Heat Mass Transfer. 2011. Vol. 54, Iss. 7–8. P. 1627–1640.

(7) Stepanov K. L., Stankevich Y. A., Smetannikov A. S. Hydrodynamics of explosion: models and software for modeling explosions and estimation of their consequences // Shock Waves. 2012. Vol. 22, No. 6. P. 557–566.

(8) Морозов Д. О., Степанов К. Л. Параметры ударных волн при взрывах топливно-воздушных смесей и конденсированных взрывчатых веществ // Вестник Командно-инженерного института МЧС РБ. 2011. № 2 (13). С. 62–69.

(9) Морозов Д. О., Сметанников А. С., Степанов К. Л. Моделирование динамики взрыва в воздухе: влияние стадии детонации на характеристики течения и параметры ударной волны // Препринт ИТМО НАН Беларуси. 2013. № 3. 31 с.

(10) Мейдер Ч. Численное моделирование детонации. М.: Мир, 1985. 384 с.

(11) Самарский А. А., Попов Ю. П. Разностные методы решения задач газовой динамики. М.: Наука, 1980. 350 с.

(12) Рихтмайер Р., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач. М.: Мир, 1972. 418 с.

(13) Станкевич Ю. А., Степанов К. Л., Зенькевич С. М. Математическое моделирование задач динамики излучающего газа на суперкомпьютерах // Труды междунар. конф. «Суперкомпьютерные системы и их применение». Минск: ОИПИ НАН Беларуси, 2004. С. 181–186.

(14) Степанов К. Л., Станкевич Ю. А. Закономерности взрывных явлений: динамика взрыва и его действие на человека и объекты инфраструктуры // Вестник Командно-инженерного института МЧС РБ. 2009. № 1. С. 53–62.

(15) Stepanov K. L., Stankevich Y. A., Smetannikov A. S. Hydrodynamics of explosion: models and software for modeling explosions and estimation of their consequences // Shock Waves. 2012. Vol. 22, No. 6. P. 557–566.

(16) Садовский М. А. Механическое действие воздушных ударных волн по данным экспериментальных исследований // Механическое действие взрыва. М.: УД МИД РФ, 1994. С. 71–102.

(17) Гельфанд Б. Е., Сильников М. В. Баротермическое действие взрывов. СПб.: Астерион, 2006. 657 с.

(18) URL: http://spechot.iao.ru

(19) URL: http://spectra.iao.ru

(20) Rothman L. S., Gordon I. E., Barbe A., et al. The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2009. Vol. 110. P. 533–572.

(21) Степанов К. Л., Станиц Л. К., Станкевич Ю. А. Моделирование теплового излучения взрыва // Инженерно-физический журнал. 2011. Т. 84, № 1. С. 168–193.

(22) Шебеко Ю. Н., Навценя В. Ю. и др. Расчёт основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов. М.: ВНИИПО, 2002.

(23) Степанов К. Л., Станиц Л. К., Станкевич Ю. А. Моделирование теплового излучения взрыва: оценки риска термического поражения людей и возникновения пожаров. Препринт ИТМО НАН Беларуси. 2010. № 1. 48 с.

(24) Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. М.: Мир, 1975.

(25) Howell J. R. A Catalog of Radiation Heat Transfer Configuration Factors. URL: http://www.me.utexas.edu/~howell/index.html

(26) Нормы пожарной безопасности МЧС Российской Федерации «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» НПБ 105-03. URL: http://www.0-1.ru/law/showdoc.asp?dp=npb105-03