張波濤 岳亞軍 姜林

[關(guān)鍵詞]懸掛式矩形水墻；爆炸沖擊波：水墻厚度；削減效果

0引言

爆炸產(chǎn)生的沖擊波對(duì)建筑物和民用基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成了巨大威脅。為了減輕爆炸產(chǎn)生的危害，必須制定有效的防爆措施。在爆炸物周圍設(shè)置懸掛式矩形水墻是一種潛在方法。主要原因是水的價(jià)格低廉、來源廣泛；并且相關(guān)研究表明，水介質(zhì)能夠減輕爆炸產(chǎn)生的沖擊效果。

水介質(zhì)有細(xì)水霧、水幕（水簾）、水體墻以及懸掛式水墻等多種使用形態(tài)，它們的削波減爆機(jī)制與水介質(zhì)的使用形態(tài)相關(guān)。細(xì)水霧通過動(dòng)能、破碎能、顯熱、潛熱（蒸發(fā)）4種方式吸收爆炸產(chǎn)生的能量，其中，潛熱吸能是細(xì)水霧削減爆炸沖擊波的主要機(jī)制。Willauer等在密閉艙室中開展了細(xì)水霧對(duì)高能炸藥TNT和Destex爆炸抑制效果的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：細(xì)水霧使TNT和Destex的沖量、峰值壓力和準(zhǔn)靜態(tài)壓力分別降低了40%、36%、35%和43%、25%、33%。陳鵬宇等在艦艙的縮比模型中開展了細(xì)水霧減爆實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比分析了有水霧和無水霧工況下13.5g和27.5gTNT艙內(nèi)爆炸典型位置的峰值壓力和準(zhǔn)靜態(tài)壓力。結(jié)果表明：水霧的存在對(duì)艙內(nèi)爆炸載荷的峰值壓力和準(zhǔn)靜態(tài)壓力均有明顯的削弱效果。水幕（水簾）是指以一定的速度向特定方向運(yùn)動(dòng)的超過一定密度的一群液滴，其減爆機(jī)制與細(xì)水霧相同。李鈺陽和胡洋等開展了水幕衰減爆炸沖擊波的數(shù)值仿真研究。結(jié)果表明：水幕對(duì)爆炸沖擊波峰值壓力和溫度均有明顯的減弱效果。然而，使用細(xì)水霧、水幕（水簾）抑爆技術(shù)時(shí)需要綜合考慮各種因素，要保證噴出的液滴既能有效抑制爆炸威力，又不能對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)施造成二次損害，這在工程應(yīng)用中具有較大難度。

水體墻是以水為主體，并用各種形式的容器儲(chǔ)存、構(gòu)建而成的防爆墻。與剛性墻不同的是，水體墻在爆炸中被破壞，因?yàn)楸úǖ牟糠帜芰勘晦D(zhuǎn)化為水的動(dòng)能，這種現(xiàn)象被稱為動(dòng)量提取。由于加載的時(shí)間尺度太小，水沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行分解和蒸發(fā)，動(dòng)量提取和沖擊波的反射、繞射被認(rèn)為是水體墻主要的減爆機(jī)制。Zhang等使用裝滿水的矩形塑料容器開展了水體墻減爆實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：水體墻能夠有效削減沖擊波峰值壓力，并且削減效果與Zhou等采用剛性墻數(shù)值仿真計(jì)算出的結(jié)果非常接近。這一發(fā)現(xiàn)表明，水體墻的主要削減機(jī)制類似于剛性墻，可以反射、繞射以及偏轉(zhuǎn)爆炸沖擊波。Bornstein等進(jìn)行了一系列小規(guī)模爆炸實(shí)驗(yàn)，以評(píng)估水體墻對(duì)裝甲車的防護(hù)效果。研究發(fā)現(xiàn)，水體墻可以有效地減輕鋼板變形。此外，Bornstein等認(rèn)為，水體墻的主要減爆機(jī)制是動(dòng)量提取。

目前，對(duì)于懸掛式矩形水墻的研究非常有限。懸掛式矩形水墻通常放置在爆炸物的一側(cè)，并與爆炸物保持一定的距離，從而減輕水墻后方的爆炸載荷。Zakrajsek等開展了水體墻以及懸掛式水墻對(duì)爆炸沖擊波削減效果的實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：水體墻和懸掛式水墻對(duì)峰值壓力的削減均達(dá)到40%以上：其中，設(shè)置懸掛式水墻時(shí)，峰值壓力的削減效果最佳，可達(dá)到81%。Son等利用爆轟激波管研究了3mm厚的懸掛式水墻對(duì)沖擊波的衰減效果，發(fā)現(xiàn)設(shè)置水墻時(shí)爆炸沖擊波峰值壓力和沖量分別降低了82%和75%。然而，在上述的研究中，并沒有關(guān)于懸掛式矩形水墻減爆機(jī)制的研究。由于測(cè)量和觀察的困難，目前尚不清楚懸掛式矩形水墻近場(chǎng)位置爆炸沖擊波與水墻的相互作用過程，且未能對(duì)水墻后方的壓力時(shí)程曲線進(jìn)行詳細(xì)解釋。

基于水平激波管搭建了沖擊波與懸掛式矩形水墻相互作用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展了馬赫數(shù)Ma=1.44和Ma=1.92的入射沖擊波分別與2、4mm和6mm厚的水墻相互作用的實(shí)驗(yàn)。通過高速紋影測(cè)試系統(tǒng)記錄沖擊波作用下水墻的運(yùn)動(dòng)過程，研究水墻厚度對(duì)水墻破碎效果以及運(yùn)動(dòng)速度的影響。通過壓力測(cè)試系統(tǒng)記錄水墻后方的壓力變化，并結(jié)合紋影圖對(duì)壓力一時(shí)間曲線進(jìn)行詳細(xì)分析。最后，量化水墻厚度對(duì)沖擊波峰值壓力和峰值沖量的削減效果。以期為懸掛式矩形水墻防爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。

1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

采用長度5.2m、內(nèi)徑60mm的水平激波管。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由沖擊波發(fā)生系統(tǒng)和矩形水墻生成系統(tǒng)組成，如圖1所示。

沖擊波發(fā)生系統(tǒng)主要包括高壓氣瓶、水平激波管和膜片。激波管由高壓段（長1.3m）和低壓段（長3.9m）組成。通過膜片將高壓段和低壓段分割開來。高壓氣瓶為高壓段提供高壓驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)高壓段的壓力超過膜片的極限時(shí)，膜片就會(huì)破裂成孔，同時(shí)生成的沖擊波會(huì)向低壓段傳播。水墻生成系統(tǒng)由水墻發(fā)生裝置、蓄水箱、水泵、過濾器和水管等組成，可以生成連續(xù)不斷的懸掛式矩形水墻。

圖2為水墻發(fā)生裝置，主要材質(zhì)為玻璃鋼和304不銹鋼，總體尺寸200mmx300mmx500mm，壁厚2mm。水墻發(fā)生裝置包括盛水箱、漏斗和導(dǎo)流板3個(gè)部分，在漏斗出口處加裝120mm長的導(dǎo)流板，能夠?qū)⑼牧鬓D(zhuǎn)捩為層流。水墻寬度約280mm，距激波管口約60mm。通過改變導(dǎo)流板間距可以改變水墻厚度T。圖3為生成的懸掛式矩形水墻。

1.2測(cè)試系統(tǒng)

高速紋影測(cè)試系統(tǒng)由激光光源、光源狹縫、刀口、反射鏡以及高速攝影機(jī)等組成，系統(tǒng)布局如圖4所示。采用日本Photorn公司生產(chǎn)的Fastcam MiniAX200型高速攝影機(jī)，參數(shù)見表1。兩個(gè)主反射鏡Mi與M，之間的距離為5m，主反射鏡焦距為300mm。激光光源通過3mm的狹縫和反射鏡后，在M和M，之間形成平行光；M2通過反射鏡聚焦于刀口；最后，通過高速攝影機(jī)記錄檢測(cè)區(qū)域的圖像。

壓力測(cè)試系統(tǒng)主要由壓力傳感器、信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)和配套的信號(hào)電纜組成，系統(tǒng)布局如圖5所示。

受水墻附近的空間限制，典型的鉛筆式壓力傳感器不能在不破壞水面流動(dòng)的情況下使用。美國PCB公司的113821系列的壓電式壓力傳感器測(cè)得的壓力接近鉛筆式壓力傳感器。因此，使用此類型的壓電式壓力傳感器代替鉛筆式壓力傳感器。壓力傳感器PT1、PT2分別布置在距離激波管出口800mm和400mm處，用于確定入射沖擊波馬赫數(shù)。采用1.6mm厚的硬紙膜和1.5mm厚的PET聚酯薄膜可獲得相應(yīng)馬赫數(shù)的入射沖擊波，詳細(xì)參數(shù)見表2。壓力傳感器PT3、PT4分別布置在激波管正前方110mm和160mm處，即水墻后方50mm和100mm處，用于測(cè)量水墻后方的壓力。采用江蘇聯(lián)能技術(shù)有限公司的YE5859型信號(hào)放大器；荷蘭TiePie公司的HS6型數(shù)據(jù)采集器，選用1MHz的采樣頻率。采集到的信號(hào)使用計(jì)算機(jī)保存。

1.3實(shí)驗(yàn)方案

共開展了8組實(shí)驗(yàn)，包括2組空白實(shí)驗(yàn)（T=0mm）和6組正式實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)工況見表3。

2結(jié)果與分析

2.1空白實(shí)驗(yàn)

圖6為無水墻時(shí)高速攝影機(jī)拍攝的沖擊波（Ma=1.92）傳播過程紋影圖。為了便于記錄，規(guī)定沖擊波剛到達(dá)激波管口時(shí)為0mso圖6中：當(dāng)t=0ms時(shí)，到達(dá)激波管口的沖擊波為平面波，且波陣面較為平整；但在靠近激波管管壁處，沖擊波的波陣面具有一定的弧度，這是因?yàn)闆_擊波離開激波管口時(shí)發(fā)生了衍射。隨著時(shí)間的推移，衍射效果越來越明顯，弧形沖擊波的占比也越來越大。在t=0.05ms時(shí)，波陣面的形狀已經(jīng)完全變成弧形。同時(shí)，靠近激波管口處觀察到渦環(huán)。渦環(huán)是沖擊波后高速氣流在激波管口處分離并卷起產(chǎn)生的。當(dāng)t為0.10～0.40ms時(shí)，沖擊波持續(xù)向右側(cè)擴(kuò)散，最后超出視場(chǎng)范圍。

圖7為無水墻時(shí)測(cè)點(diǎn)PT3和PT4的壓力一時(shí)間曲線?？梢钥闯?，該曲線為典型的沖擊波超壓曲線。為了便于比較，將各工況的時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行偏移，使時(shí)間原點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)PT3壓力開始上升時(shí)刻。

由圖7可得到無水墻時(shí)測(cè)點(diǎn)PT3和PT4處的峰值壓力，并利用式（1）計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的峰值沖量結(jié)果如表4所示

2.2沖擊波與矩形水墻的相互作用

2.2.1水墻運(yùn)動(dòng)過程分析

圖8為Ma=1.92的入射沖擊波與厚度T=2mm的矩形水墻相互作用的紋影照片。高速攝影機(jī)的拍攝畫面為二維投影圖像。通過對(duì)圖像進(jìn)行分析和處理，可以獲得水墻在投影平面的位移曲線，如圖9所示。

結(jié)合圖8和圖9進(jìn)行分析?？梢钥闯?，沖擊波作用下水墻運(yùn)動(dòng)過程可以分為以下4個(gè)階段：

1）初始運(yùn)動(dòng)階段，即0～0.10ms。0.05ms時(shí)，沖擊波的演變過程與無水墻時(shí)一致。0.10ms時(shí)，入射沖擊波到達(dá)界面I（由空氣傳播到水墻），并在水墻內(nèi)部產(chǎn)生了一個(gè)微弱的透射波。由于水墻相對(duì)較薄、透射波強(qiáng)度較弱，照片并未在水墻內(nèi)部顯示出透射波。此過程中，水墻的運(yùn)動(dòng)形態(tài)并未發(fā)生變化。

2）加速運(yùn)動(dòng)階段，即0.10～0.25ms。0.15ms時(shí)，產(chǎn)生向管口方向運(yùn)動(dòng)的反射波，這是阻抗失配引起的，空氣的聲阻抗414kg/（m2·s）比水的聲阻抗1.5 x106 kg/（m2·s）低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，沖擊波的能量只有一小部分被傳輸?shù)剿畨χ?，大部分被水墻反射，這也是水墻內(nèi)部形成的透射波比較微弱的原因。在此過程中，水膜內(nèi)部形成的透射波將會(huì)到達(dá)界面II（由水墻傳播到空氣），并反射回拉伸波（稀疏波），界面II附近的水在此拉伸力的作用下會(huì)向空氣中噴射水流，產(chǎn)生Richtmyer-Meshkov（R-M）不穩(wěn)定性現(xiàn)象。0.20～0.25ms時(shí)，反射波繼續(xù)向管口方向運(yùn)動(dòng)：同時(shí)，波后的高速氣流作用于水墻，水墻發(fā)生破碎并形成水滴，在界面II出現(xiàn)明顯的小凸起，且凸起集中在水墻的中間部分。這是受Ray-leigh-Taylor（R-T）不穩(wěn)定性的影響，當(dāng)沖擊波后高速氣流（輕流體）作用于水墻（重流體）時(shí)，水墻受到氣動(dòng)力的作用，由于此日寸的氣動(dòng)力大于空氣阻力，水墻會(huì)向右側(cè)加速運(yùn)動(dòng)。

3）穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)階段，即0.25～0.85 ms。0.30～0.40ms時(shí)，沖擊波后高速氣流和渦環(huán)共同作用于水墻，界面II的不穩(wěn)定性現(xiàn)象更加明顯，中心凸起變得更大。此外，在0.35ms時(shí)發(fā)現(xiàn)水墻后方出現(xiàn)2個(gè)球形的沖擊波。關(guān)于此現(xiàn)象，最初有2個(gè)觀點(diǎn)：其一，是運(yùn)動(dòng)的水墻壓縮空氣形成的壓縮波；其二，為二次反射波作用于水墻時(shí)產(chǎn)生的透射波。對(duì)于以上2個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行了如下分析：假設(shè)水墻后方的沖擊波是運(yùn)動(dòng)的水膜壓縮空氣產(chǎn)生，水墻后方僅能形成一個(gè)球面波，顯然此觀點(diǎn)不正確：二次反射波在0.50ms時(shí)與水墻發(fā)生相互作用，產(chǎn)生的相應(yīng)透射波也應(yīng)在0.50ms后，由此認(rèn)為觀點(diǎn)二也不正確。后經(jīng)分析認(rèn)為，水墻后方的2個(gè)球形沖擊波是繞射波，沖擊波與水墻相互作用的過程中，反射波的波長不斷增加，當(dāng)波長大于水墻寬度時(shí)，會(huì)在水墻兩側(cè)形成繞射波。由于矩形水墻的中軸線與入射沖擊波的中軸線不完全重合，入射沖擊波到達(dá)水墻兩側(cè)的時(shí)間不同，導(dǎo)致觀察到2個(gè)繞射波。繞射波僅在水墻兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)水墻后的流動(dòng)并沒有影響。此外，在水墻后方還觀察到微弱的壓縮波。壓縮波是由水墻后方的擾動(dòng)空氣產(chǎn)生的，在波后高速氣流和渦環(huán)的作用下，水墻像一個(gè)快速運(yùn)動(dòng)的活塞，壓縮空氣。0.45～0.85ms時(shí)，二次反射波、波后高速氣流以及渦環(huán)共同作用于水墻，并驅(qū)動(dòng)水墻向后運(yùn)動(dòng)，水膜的破碎程度加劇。在此過程中，水墻受到的氣動(dòng)力與空氣阻力相等，做勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到最大，約為183m/s。

4）減速運(yùn)動(dòng)階段，即0.85～1.20ms。水墻持續(xù)向后運(yùn)動(dòng)，在空氣阻力的作用下，水滴發(fā)生二次破碎并形成細(xì)水霧，水墻表面出現(xiàn)了局部霧化現(xiàn)象。且隨著時(shí)間的推移，水墻逐漸超出紋影儀的可視范圍。在此過程中，水墻受到的氣動(dòng)力小于水膜受到的空氣阻力，開始做減速運(yùn)動(dòng)。

2.2.2水墻厚度對(duì)水墻運(yùn)動(dòng)過程的影響

圖8、圖10和圖11為Ma=1.44和Ma=1.92的沖擊波分別與不同厚度的水墻相互作用的紋影圖。不僅可觀察到反射波、繞射波、微弱的壓縮波，還可觀察到水墻的變形、破碎以及霧化的全過程。研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)入射沖擊波馬赫數(shù)一定時(shí)，隨著水墻厚度的增加，水墻變形和破碎的效果逐漸減弱，主要表現(xiàn)在：水墻越厚，液滴的擴(kuò)散范圍越小，且拋撒距離逐漸減小。

圖12（a）為沖擊波與矩形水墻相互作用的位移情況。水墻均經(jīng)歷了初始運(yùn)動(dòng)階段、加速運(yùn)動(dòng)階段和穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)階段，且水膜運(yùn)動(dòng)到測(cè)點(diǎn)PT3和PT4處時(shí)均處于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)階段。由于高速攝影機(jī)所記錄的照片范圍有限，并不是所有工況下的水墻都能夠被觀察到減速運(yùn)動(dòng)階段。圖12（b）為水墻穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)階段的速度。隨著水墻厚度的增加，水墻的運(yùn)動(dòng)速度逐漸減小。這是因?yàn)?，隨著水墻厚度的增加，空氣阻力會(huì)逐漸增大，進(jìn)而造成水墻運(yùn)動(dòng)速度減小。

2.3壓力一時(shí)間曲線

2.3.1壓力一時(shí)間曲線分析

測(cè)點(diǎn)PT3和PT4處Ma=1.92的入射沖擊波與T=2 mm的矩形水墻相互作用時(shí)的壓力一時(shí)間曲線見圖13 （a）和圖13（b）o可以看出，測(cè)點(diǎn)PT3和PT4的壓力曲線上升時(shí)間分別為64和45而典型沖擊波超壓曲線的上升時(shí)間應(yīng)為7～12，這說明沖擊波作用于矩形水墻時(shí)水墻后方不會(huì)產(chǎn)生沖擊波。在圖8中，水墻后方并未觀察到透射波；而且，繞射波僅在水墻兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，對(duì)水墻后的流動(dòng)并沒有影響。分析認(rèn)為，矩形水墻后方的壓力變化與沖擊波的反射、透射以及繞射現(xiàn)象無關(guān)。

圖13（a）和圖13（b）中，T=2mm時(shí)測(cè)點(diǎn)PT3和PT4的壓力曲線變化趨勢(shì)基本一致。結(jié)合圖8僅對(duì)測(cè)點(diǎn)PT3的壓力變化進(jìn)行分析?？梢园l(fā)現(xiàn)，壓力一時(shí)間曲線具有2個(gè)作用階段。0～0.278 ms為壓力作用的第一階段。該階段壓力的持續(xù)時(shí)間為0.278ms，而水墻運(yùn)動(dòng)到測(cè)點(diǎn)PT3所用的日寸間約為0.250ms（圖8中0.10～0.35ms），兩者的相對(duì)誤差約為10%。由此認(rèn)為，該階段的壓力變化是水墻向后運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的壓縮波引起的。而壓縮波的強(qiáng)度又取決于水墻的運(yùn)動(dòng)速度，因此第一階段的壓力變化取決于水墻的運(yùn)動(dòng)速度。0.278～0.440ms為壓力作用的第二階段。很顯然，該階段的壓力變化是水墻沖擊造成的，水墻在沖擊波后高速氣流的作用下加速至一定的速度，具有較大的動(dòng)量（即動(dòng)量提取效應(yīng)），水墻運(yùn)動(dòng)到測(cè)點(diǎn)PT3時(shí)（圖8中0.35ms）引起該階段的壓力變化，這說明第二階段的壓力變化取決于受沖擊水墻所具有的動(dòng)能。

2.3.2峰值壓力和峰值沖量

圖13為Ma =1.92和Ma=1.44的沖擊波分別與2、4mm和6mm厚的水墻相互作用的壓力一時(shí)間曲線?？梢钥闯觯瑝毫σ粫r(shí)間曲線均具有壓縮波作用階段和水墻沖擊階段。將壓縮波作用階段與水墻沖擊階段進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，水墻沖擊階段產(chǎn)生的峰值壓力均高于壓縮波作用階段，沖量變化也主要由水墻沖擊引起。由此可見，水墻后方的壓力變化主要取決于水墻的沖擊作用。這說明水墻近場(chǎng)位置動(dòng)量提取為懸掛式矩形水墻的主要減爆機(jī)制。

表5為有水墻時(shí)測(cè)點(diǎn)PT3和PT4的峰值壓力和峰值沖量。其中，峰值壓力為水墻沖擊階段產(chǎn)生，峰值沖量為壓縮波作用階段和水墻沖擊階段疊加產(chǎn)生，可利用式（1）計(jì)算得到。由表5可知，當(dāng)沖擊波馬赫數(shù)相同時(shí)，峰值壓力隨水墻厚度的增加而增加。這是因?yàn)楫?dāng)水墻厚度增加時(shí)，盡管水墻的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)減小，但質(zhì)量成倍增加（水墻的質(zhì)量與厚度成正比關(guān)系），進(jìn)而導(dǎo)致受沖擊水墻具有的動(dòng)能增加，該階段的壓力峰值也隨之增加。紋影圖也可做出詳細(xì)的解釋，當(dāng)水墻運(yùn)動(dòng)到測(cè)點(diǎn)PT3和PT4位置時(shí)，隨著水墻厚度的增加，水墻的破碎程度逐漸減弱，這表明水墻破碎時(shí)耗散的能量逐漸減少，因而產(chǎn)生的峰值壓力更大。測(cè)點(diǎn)PT3和PT4處，峰值沖量的變化規(guī)律與峰值壓力的變化規(guī)律基本相同，均隨水墻厚度的增加而增加。

2.4削減效果

表6為測(cè)點(diǎn)PT3和PT4處的峰值壓力削減率Ki和峰值沖量削減率K2。削減率為正，表示水墻對(duì)沖擊波峰值壓力（峰值沖量）具有削減效果；削減率為負(fù)，則表示水墻具有增強(qiáng)效果。

峰值壓力削減率

表6中，水墻在測(cè)點(diǎn)PT3和PT4處均對(duì)沖擊波峰值壓力具有明顯的削減效果。水墻越薄，對(duì)峰值壓力的削減效果越顯著。峰值壓力的最大削減率為64.57%，但Ma=1.44的沖擊波作用于4mm和6mm厚的水墻時(shí)，反而會(huì)對(duì)峰值壓力有增大效果。

此外還發(fā)現(xiàn)，在測(cè)點(diǎn)PT3處，僅2mm厚的水墻對(duì)峰值沖量有削減效果；在測(cè)點(diǎn)PT4處，水墻對(duì)Ma=1.92的沖擊波具有明顯的削減效果，且水墻越薄，對(duì)峰值沖量的削減效果越明顯，最大削減率達(dá)到41.10%。由此可見，水墻對(duì)峰值沖量的削減效果受目標(biāo)與水墻間距的影響，當(dāng)目標(biāo)距離水墻太近時(shí)，并不能達(dá)到削減峰值沖量的效果。

3結(jié)論

利用水平激波管搭建沖擊波與懸掛式矩形水墻相互作用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。開展Ma=1.44和Ma=1.92的入射沖擊波分別與2、4mm和6mm厚水墻相互作用的實(shí)驗(yàn)。通過高速紋影測(cè)試系統(tǒng)記錄沖擊波作用下水墻的運(yùn)動(dòng)過程。通過壓力測(cè)試系統(tǒng)記錄水墻后方50mm和100mm處的壓力變化。研究表明：

1）在水墻近場(chǎng)位置，沖擊波作用下水墻具有初期運(yùn)動(dòng)階段、加速運(yùn)動(dòng)階段、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)階段和減速運(yùn)動(dòng)階段，水墻沖擊作用大多發(fā)生在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)階段，并且此階段運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到最大。

2）水墻越薄．水墻的變形和破碎效果越顯著，水墻的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)速度越大。

3）將壓力一時(shí)間曲線與紋影圖相結(jié)合進(jìn)行分析，在水墻近場(chǎng)位置，水墻后方的壓力變化與沖擊波的反射、透射以及繞射現(xiàn)象無關(guān)，主要取決于水墻產(chǎn)生的沖擊作用，即動(dòng)量提取為懸掛式矩形水墻的主要減爆機(jī)制。

4）水墻越厚，沖擊波作用于水墻時(shí)產(chǎn)生的峰值壓力和峰值沖量越大。

5）矩形水墻對(duì)沖擊波峰值壓力具有明顯的削減效果，隨著水墻厚度的減小，對(duì)峰值壓力的削減效果逐漸增加，最大削減率為64.57%。但沖擊波馬赫數(shù)較小、水墻厚度較大時(shí)，水墻對(duì)峰值壓力反而有增強(qiáng)效果。水墻對(duì)峰值沖量的削減效果并不明顯，且受目標(biāo)與水墻間距的影響。