2 数值仿真模拟的建立及理论分析

2．1 数值仿真模型的建立

数值模拟就是在计算机上实现一个特定的计算，非常类似于履行一个实体实验。在数值模拟过程中研究人员已经略过数学方程站在一个更高点来对待理化这些现象，本质上将其当做一次实体实验。数值仿真模拟可以理解为通过计算机技术来实现现实中受到各方面因素限制的大尺度实验。比如对于一幢大楼火灾防治与人员疏散的研究，若要进行实体实验，就要先让这幢大楼起火，事先在大楼内部布上各种火灾烟气、温度等参数的探测器。在整个火灾过程中探测器就能够把建筑物内具体空间位置上的各项参数记录下来，之后研究人员再对这些参数进行分析整理，得出研究报告。但这种实验室不合理的，因为经济代价太大，也没有必要。因此，我们可以在此用数值模拟的方法对其进行研究，利用FDS软件根据建筑物实际尺寸建立一个模型，再进行一些火灾参数的设定就可以进行模拟实验了，通过计算机模拟我们同样可以得到需要的参数来进行研究，与实体实验差别不大。论文网

对于爆炸与冲击的动力学现象的研究、数值模拟是一种非常有效的研究方法，能够较为准确的得出模拟结果。但是，模拟过程常常受到单元过多和计算资源消耗相当大的影响限制，这些约束是由爆炸和冲击过程的计算模型巨大造成的。通过分析比较，本文采用AUTODYN这款程序来研究爆炸冲击的力学现象，该软件对于TNT炸药的爆炸力学现象的模拟有着较好的效果。对于TNT炸药爆炸过程中各项物性参数都能够得出较为精确的模拟测量值。能够模拟TNT炸药的起爆、爆轰、冲击波的相互作用等复杂的物理、化学过程。

2．1．1 AUTO-DYN软件简介

ANSYS AUTODYN 是一个根据有限元分析工程问题的程序，用来解决气体、固体、流体及其之间相互作用的高度非线性动力学问题。ANSYS AUTODYN提供了大量高级应用功能，尤其在军工方面，在国际军工行业占据80％以上的市场，如下是AUTODYN的典型应用： 

装甲和反装甲的优化设计 

航天飞机、火箭等点火发射 

战斗部设计及优化 

水下爆炸对舰船的毁伤评估 

针对城市中的爆炸效应[4]

AUTODYN与一般的显式有限元或者计算流体动力学程序有很大的区别。从一开始，就致力于用集成的方式自然而有效的解决流体和结构的非线性行为，这种方法的核心在于把复杂的材料模型与流体结构程序的无缝结合方式。文献综述

2．1．2 仿真计算模型的建立

数值模拟模型采用轴对称结构，装药为圆柱装药, 炸药带直径35mm、长度3.5m，内装粉状TNT炸药，装药密度1.5克/立方厘米。炸药带水平悬空放置，炸药带距离地面高1.5m，炸药带的中心轴线垂直承力墙。炸药带的一端与承力墙接触，另一端距离承力墙3.5m。承力墙为混凝土结构，高度5m、宽度6m。起爆方式为点起爆，从炸药带远离承力墙端起爆炸药带。炸药、室内空气及承力墙

均采用Euler网格，边界设置为压力外流边界。I、J方向网格划分为200和600，建立二维轴对称计算模型。炸药和空气都采用多物质Euler算法，TNT炸药以填充的方式填人空气域，流体外围施加压力流出边界条件模拟无限空气域，将模型一边设为刚性壁面。其物理模型示意图如图1所示。AUTO—DYN采用理想流体动力学方程来描述物质运动。把流动看作垂直于波阵面方向的层流，忽略热传导和粘性的影响。=