摘要：颗粒散体在爆炸波的作用下会首先分散成离散的颗粒射流,这些尺寸远大于初始颗粒直径的颗粒射流进一步分散成颗粒云雾.早期颗粒射流的结构,包括射流平均尺寸、尺寸分布、速度等,与此后颗粒与冲击流场的混合过程密切相关.实验研究发现,炸药起爆后的最初几十个微秒内,包裹炸药的颗粒层外缘呈现出凸凹不平的表面特征,这些表面突起迅速演化成大量细小的颗粒射流.当外层颗粒射流沿径向向外飞射,同时持续横向扩散时,新一族尺寸明显更大的颗粒射流冲出最早出现的外层颗粒射流,并在更大的飞射半径内保持射流的连续.这种双射流模式随着装药尺寸的增大而越发明显.颗粒射流的形成是爆炸冲击波,爆轰产物气体与颗粒的相互作用的结果,因此本文对中心炸药起爆后外部颗粒层的演化进行了数值模拟.研究发现,当冲击波达到颗粒层外缘时,向内传播的反射拉伸波迅速将传播路径上压实颗粒中的应力松弛到,外层颗粒壳剥落.于此同时,内部爆轰气体的膨胀导致的二次压缩波沿颗粒壳径向向外传播,与反射拉伸波碰撞并相互抵消,使得膨胀的颗粒壳内层在相当长时间内保持着压实状态,其破碎发生在颗粒外层更迟的时间.两套颗粒射流的形成分别对应于这两个演化过程相异的颗粒层的破碎.关于内外颗粒层的破碎,我们分别建立了粘性膨胀球壳失稳模型和空穴膨胀破碎模型.这两个理论模型分别可以预测颗粒层的临界破碎半径和次级颗粒射流(即最早形成的细小颗粒射流,占总颗粒射流的绝大部分)的尺寸,理论预测值与实验观测值吻合的很好,从而可以采用理论模型来分别解释两套射流形成的物理机制.此外,含少量油份的颗粒层(3.2％wt.)的临界破碎时间明显迟于干燥颗粒层,而形成的初级射流明显更细密.理论模型可以合理的解释间隙水分对颗粒层双射流破碎模式的影响.
