爆速对纳米氧化铝尺度控制影响研究

将硝酸铝和黑索金按照不同的质量比均匀混合形成4种粉状的混合炸药,每一种炸药爆轰都得到了纳米氧化铝.对每次收集到的实验粉体分别进行了高分辨率透射电镜分析和X光衍射分析.分析结果表明4种混合炸药爆轰所得到的纳米氧化铝呈球形,颗粒尺寸分布比较均匀,尺寸范围为15～20 nm,晶型为γ型.另外由X光衍射数据利用Scherrer公式分别计算出每一种质量比的混合炸药爆轰所得到的纳米氧化铝的平均颗粒尺寸.利用BC-3型爆速仪测得4种混合炸药的实际爆速.研究发现爆速越高的混合炸药爆轰所得到的纳米氧化铝的颗粒就越细,同时绘出了爆速与颗粒尺寸的关系曲线.在一定的尺寸范围内,根据此曲线可以通过改变混合炸药的爆速来控制合成出的纳米氧化铝颗粒尺寸.     

基于流固耦合算法的多孔铜爆炸压实数值模拟

本文利用LS-DYNA有限元程序及流固耦合算法,对多孔铜的爆炸压实过程进行数值模拟研究。建立了多孔铜爆炸压实的三维四分之一模型,模型只由空气、炸药和多孔铜三部分组成。炸药、空气与多孔铜的相互作用通过流固耦合算法来实现。根据得到的压力云图,对球面爆轰波和滑移爆轰的传播,多孔铜侧壁压力变化等问题进行了分析。结果表明,爆炸压实过程中多孔铜侧壁压力随滑移爆轰的向下传播而逐渐增加,当夹角增加到90度后,角度及压力不再变化,形成稳定的滑移爆轰,多孔铜侧壁压力达到最大值,约为炸药爆压的85%。     

爆轰过程中游离碳的状态研究

目的 研究高密度负氧平衡炸药爆轰过程中游离碳的状态。方法 结合爆轰合成纳米金刚石数值结果以及对固相爆轰产物的实验研究,对爆轰过程中游离碳的状态进行讨论。用具有明确物理意义和纯石墨,金刚石,超微金刚石和类液碳的状态方程对多种炸药的爆速进行计算。结果与结论 用超微金刚石和类液碳的状态方程比用纯石墨和金刚石的状态方程预报的炸药爆轰参数更接近实验值,证明高密度负氧平衡炸药爆轰时ＣＪ点上游离碳主要是以液态或     

颗粒特征尺寸对爆炸驱动惰性金属颗粒运动的影响

在炸药中添加惰性金属颗粒,形成一种特殊的非均质炸药。当炸药爆炸后,惰性颗粒在爆炸产物及爆轰波的驱动下,颗粒能达到较大的速度,对一定方向和范围内的目标造成毁伤效应。由于惰性颗粒在空气中存速能力较差。速度很快衰减,因此可以有效控制颗粒飞散距离。颗粒在炸药中的位置、颗粒的形状以及颗粒抛撒速度对颗粒运动过程和抛撒范围的研究具有重要作用。基于有限元分析软件AUTODYN,建立炸药爆轰驱动单颗粒惰性金属颗粒模型。对炸药爆轰驱动不同位置惰性金属颗粒以及颗粒不同特征尺寸的最大初速度进行计算,对计算结果进行了分析,得到了以上参数对颗粒抛撒初速度的影响及抛散初速度的宏观规律。计算结果为研究爆轰驱动粒子群机制提供了重要的理论依据。     

炸药殉爆实验和数值模拟

为解决炸药殉爆实验可以给出炸药殉爆条件,但不能得到炸药爆炸过程细节的问题,进行了固黑铝(GHL)炸药殉爆实验,通过观测残留炸药和见证板变形,判断被发炸药爆炸情况. 并采用非线性有限元计算方法对炸药殉爆实验进行了数值模拟计算. 计算模型中主要考虑了主发炸药爆炸冲击波在空气中的传播及其对被发炸药的冲击起爆. 用欧拉法描述主发炸药及周围空气介质,用拉格朗日法描述被发炸药和见证板. 通过数值模拟计算,分析了炸药殉爆过程中,被发炸药爆轰波的成长历程. 结果表明:被发炸药起爆点位于药柱下端,爆轰波先向下传播,使底部炸药先爆炸,然后转为向上传播起爆整个炸药柱;炸药底端压力不高,远低于炸药C-J爆压,对见证板的破坏作用较小.     

PETN炸药爆轰参数的数值模拟

用吉布斯自由能最小原理,通过解化学平衡方程组,求解PETN炸药爆轰产物系统的平衡组分,计算结果与用BKW和LJD方法计算的结果相近.用自编的程序从碳的石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相态中确定出炸药爆轰产物中游离碳更可能存在的相态,并用此相态计算碳的Gibbs自由能,以WCA状态方程作为爆轰气相产物的物态方程,对PETN炸药爆轰参数作了预言,爆轰CJ点的爆速、爆压和爆温的计算结果与实验值吻合得很好.     

基于爆轰产物膨胀驱动金属加速能力的评定方法

研究炸药爆轰驱动与加速金属能力的表征与评定方法,为炸药的选型与应用等提供理论和技术支撑。基于瞬时定容爆轰和产物等熵膨胀假定,分别采用多方指数型状态方程和JWL状态方程推导了爆轰驱动与加速金属的驱动压力模型和驱动能量模型;采用所得到的模型对6种典型炸药进行了计算,并分析了驱动压力和驱动能量随爆轰产物膨胀进程的变化规律;在此基础上,提出了表征与评定炸药爆轰驱动与加速金属能力的参数——驱动压力指数(Kp)和驱动能量指数(KE)。研究结果针对炸药爆轰驱动与加速金属的能力提供了定量表征与评定方法,为炸药爆轰性能和驱动与加速金属能力的关联性给出了理论依据。     

PETN为基挠性炸药在精细装药中的应用

选用PETN炸药为主体炸药、室温硫化甲基硅橡胶为粘接剂,研制出了一种挠性混合炸药。该混合炸药具有临界直径小,直径效应弱等特点,适用于小直径装药技术(如爆炸逻辑网络技术的装药)。介绍了具体的混药工艺、原理,分析了影响工艺的主要因素,实际测定了该混合挠性炸药在基板方形沟槽中爆轰传播的临界截面积和直径效应(D～1/S)。     

炸药爆轰合成超微金刚石的数值模拟

在相变模型基础上对炸药爆轰过程中超微金刚石的合成进行数值模拟，用简单反应速率函数估算炸药爆轰反应区的热力学参数，用动力学有限元程序DYNA2D模拟爆轰产物的膨胀过程，按均匀成核和长大两步模拟爆轰过程中游离碳相变成金刚石的过程，同时考虑金刚石在爆轰产物膨胀过程中的石墨化。计算了不同装药条件和保护条件下金刚石的成核率，长大线速度，石墨化率，金刚石得率及粒径分布等信息，对计算结果进行分析和讨论。     

物质点法在爆轰波碰撞炸药猛度试验中应用

使用常规有限元法对炸药爆轰过程进行数值计算时,网格大尺度畸变,往往导致求解精度低,甚至求解失败的情况.采用同时兼顾拉格朗日方法和欧拉方法优点的物质点法(MPM)对爆轰波碰撞炸药猛度试验进行数值计算,得出爆轰波碰撞过程及其在铅柱中传播的应力、应变分布.与试验结果进行对比得知,铅柱压缩误差仅为0.17%.由此验证了物质点法在炸药猛度试验应用中的准确性,为爆轰波传播、碰撞过程分析及炸药猛度测试提供了一种新方法.     

凝聚相炸药爆轰波冲击空穴塌陷过程的高精度数值模拟

利用高精度数值格式对凝聚相炸药爆轰波冲击空穴塌陷过程进行了研究. 采用RGFM和Level-set相结合的物质界面处理方法,克服了爆炸流场中高密度比、高压强比的物质界面容易引起数值振荡这一问题. 采用5阶WENO高精度有限差分格式进行空间离散,采用3阶TVD Runger-Kutta法进行时间离散,开发了高精度动态并行程序,并运用该程序对凝聚相炸药爆轰波冲击空穴后的塌陷过程进行了数值模拟,给出了PBX-9404炸药在不同入射压力下的起爆距离及冲击起爆过程中的压力历史曲线图,并分别与实验结果对比后进行了验证. 对凝聚相炸药中的空穴塌陷过程进行了高精度数值计算,给出了不同时刻的密度、压力和粒子速度云图,研究结果表明由于空穴的存在,爆轰波的传播过程中会在空穴处形成射流现象以及密度和能量的汇聚,进一步产生高温高压的热点.      

脉冲爆震发动机热力循环性能分析

分析了混合气体中燃烧产生的爆震波的传播机理,建立了爆震波传播过程中参数的基本关系。在不同进气增压比条件下,对爆震波的特性参数进行了计算,得出了爆震波前后气流参数的变化关系;并计算了爆震燃烧循环过程的热效率和爆震燃烧不可逆过程中熵增随爆震波前马赫数的变化规律。最后将爆震燃烧循环与布莱顿循环、甘福利循环进行比较,结果表明：爆震燃烧循环具有更高的有效循环功和循环热效率。     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.      

铝粉粒度对HMX基含铝浇注PBX炸药爆热的影响

利用恒温式量热计测定了不同粒度的HMX基含铝炸药的爆热值,对其能量释放规律研究结果表明：含粗铝粉的炸药爆热随铝粉含量增加呈递增趋势,当铝粉含量为35%时,爆热达到最大值;而细颗粒铝粉含量为25%时,含铝炸药爆热达到最大值,之后随铝粉含量的增加爆热值降低;铝含量低于13%左右时,含细颗粒铝粉的炸药爆热值较含粗颗粒铝粉的炸药爆热值高,高于此值后,爆热值较后者偏低。根据爆热结果分析,铝粉粒度对HMX基含铝浇注PBX炸药的反应机理和反应动力学有影响。     

含铝炸药爆轰数值模拟研究

对含铝炸药25nm和50nm圆试验进行了二维爆轰数值模拟,标定了含铝炸药JWL状态方和反应速率方程参数,为检验含铝炸药爆轰模型及其相关参数的合理性,对含铝炸药驱动金属平板试验进行了二维爆轰数值模拟,得到了与实验值相符合的结果,分析了铝粉在炸药爆轰中的反应情况和约束条件对含铝炸药爆轰性能的影响。结果表明,铝粉主要在爆轰后期与炸药爆轰产物反应释放能量。     

两级脉冲爆震发动机防止压力和温度反传研究

为解决两级脉冲爆震发动机中压力和温度反传的问题,提出了2种不同结构形式的射流喷管:倒板结构射流喷管和倒台结构射流喷管。以H_2/O_2/N_2混合气为介质,对不同倒板或倒台层数情况下激波聚焦起爆爆震过程进行了数值模拟,并揭示其影响规律。结果表明:倒板层数为3层、4层时成功起爆爆震,倒台层数为3层、4层、5层时成功起爆爆震;倒板或倒台层数为4层时激波聚焦起爆效果最好,且在降低反传压力和温度方面效果相对较好;实际上倒板或倒台对防止压力和温度反传的作用较为有限。     

初始压力对爆轰波在管道内传播的影响

建立爆轰管道研究不同初始压力下爆轰波在管道内传播规律.选用CH4+2O2气体,采用光纤探针测量爆轰波在管道内的传播速度,采用烟迹法记录爆轰波胞格结构.结果表明:爆轰波在管道内传播时出现5种不同传播模式,分别为稳态式、快速波动式、结巴式、驰振式与失效模式.在稳态传播模式下,爆轰波局部速度波动很小且平均速度接近理论爆轰CJ速度,并呈现多头胞格结构.随着初始压力的降低,爆轰波局部速度波动增加且其平均速度产生衰减.在驰振式爆轰解耦处,爆轰波胞格结构消失,过载爆轰时,重新形成胞格结构.进一步降低初始压力至爆轰失效时,则无胞格结构.