폭발 충격파 계산

폭약이 기폭해서 폭굉이 발생하면 폭굉 속도는 8,000ｍ/s 정도가 된다. 폭굉파(爆轟破)는 폭약을 고속, 고압, 고밀도인 고온 가스로 변화시키며, 압력은 100~300 kbar, 온도는 3,000~4,000℃에 도달한다. 폭굉의 전면이 폭약의 표면에 도달하면 가스가 급속한 팽창을 일으켜서 주위 공기에 강력한 충격파(shock wave)를 전달하고 이 충격파는 초음속으로 외부에 전달된다.

 

충격파 전면(shock front)의 직후는 압력, 온도, 밀도가 매우 높고, 폭굉으로 발생한 가스와 공기가 바깥쪽으로 강한 유동을 발생시킨다. 폭발적으로 형성된 가스는 더욱더 확대되고, 충격파는 폭원에서 이동한다. 가스의 팽창이 지속되면 충격파 전면은 강하게 압축된 공기의 벽과 함께 전달된다. 하지만 충격파 전면의 속도, 최대 압력, 온도는 거리가 증가하면서 급속히 약해진다. 결국, 팽창한 가스가 냉각되면서 압력은 대기압보다 낮아지고, 다시 대기압으로 돌아간다. 폭풍파는 폭약으로부터 외부로 이동할 때 충격파 전면의 뒤쪽에 공기의 질량 전달이 바람을 일으킨다. 이것을 동압(dynamic pressure)이라고 하며, 충격파 후방의 풍속과 공기 밀도의 함수이다. 충격파두면(shock wave front face)의 압력은 정과압(靜過壓, static overpressure)이라고 한다.

 

폭약이 지표면이나 공중에서 폭발하면 폭발로 발생한 폭풍파(blast wave)가 어느 지점에 도달하고 압력 변동이 발생한다. 폭풍으로 발생하는 압력을 폭풍압(爆風壓, blast pressure) 또는 폭압이라고 한다. 폭풍파가 도달할 때까지는 대기압이며, 폭풍파가 도달하면 압력이 순간적으로 상승하여 피크 과압에 도달한다. 이후, 압력은 급격히 감소하여 대기압 이하의 압력(음압: underpressure)으로 감쇠한 후 대기압으로 돌아온다. 

 

 

다음 논문을 바탕으로 A.T.-Blast와 유사하게 개발하였다.

[논문] Modified Equation of Shock Wave Parameters.pdf

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