燃料抛散过程中的相似律

研究中心抛散装药与燃料空气炸药装置尺度的相关性,应用量纲分析方法,建立燃料抛散过程的相似律。给出燃料抛散径向运动加速阶段,减速阶段的相似准则,为燃料空气炸药装置中心装药设计提供了依据,燃料空气炸药装置尺度增大时,中心装药的相对药量应该保持不变。     

现代战场软目标的杀手——面攻击FAE武器

上世纪60年代以来,美、苏等军事大国一直在秘密发展空气炸药(简称FAE)及燃料空气炸药武器(又称为油气炸弹、云爆武器等等) 上世纪70年代,美国、苏联、加拿大等国已开始研究第三代FAE武器。第三代燃料空气炸药武器研制的目标是将FAE二次起爆机制改为一次起爆,从而简化武器结构,提高武器性能,扩宽应用范围,增强自身生存能力和降低费用、提高效率的目的。     

混凝土细观结构断裂的分形分析

混凝土材料的细观断裂分析是现今科学的前沿课题之一．采用分形原理模拟了混凝土材料的内部结构分布，并用其同有限元网格结合分析了混凝土的细观断裂行为．可以看出，它为更方便准确地描述混凝土细观结构的非均质性，分析其细观断裂行为提供了新的方法     

燃料抛撒初始阶段的蹿火现象

 在燃料抛撒形成燃料空气炸药的过程中, 燃料可能发生点火燃烧或爆燃现象, 通称为蹿火。蹿火现象的发生, 极大地降低了燃料空气炸药能量的输出。解决蹿火问题, 对二次引爆型云爆战斗部的研制尤为重要。针对燃料抛撒初始阶段蹿火现象, 通过数值模拟和试验, 获取爆轰气体产物、燃料和空气的时空分布, 分析蹿火发生的因素。结果表明, 爆轰气体产物量是影响抛撒初始阶段蹿火发生的主要因素, 针对液固态燃料配方, 最优的比药量范围为0.95%~1.70%。     

单轴压缩下岩石断口裂纹的分形特征研究

为了对岩石断口进行细观分析,以大理岩为例,借助MTS岩石伺服试验系统,进行单轴加载实验直至破坏,获取了四类不同破坏载荷下大理岩断口试件。运用扫描电镜拍摄了岩石破坏断口裂纹的细观结构图像,综合应用图像分析技术和分形几何理论,编制了Matlab程序,计算出细观结构图像的分形维数,并简要分析了大理岩细观结构具有的分形特征。结果表明:大理岩表现出良好的自相似性;其断口的分形维数与破坏载荷之间具有一定的相关性。     

液体燃料爆炸抛撒过程分析

该文建立了描述液体燃料空气炸药云雾运动规律的模型,给出了云雾膨胀过程３个阶段的速度—半径关系或速度—时间关系,以及云雾中燃料液滴的尺寸估计。     

石墨对混合炸药爆轰流场影响数值模拟研究

为研究石墨颗粒对混合炸药爆轰性能及爆轰传播的影响,运用有限元分析软件建立了混合炸药二维平面细观结构模型,对不同石墨含量、粒度混合炸药的爆轰传播过程进行了数值模拟,结果表明,爆速的模拟计算结果与实验规律一致,沿着爆轰传播的方向,石墨颗粒内部压力逐渐提高,周围炸药的压力也逐渐升高,形成了特殊的爆轰流场压力分布.      

焊接结构损伤区细观裂纹扩展的分形特征及其多尺度损伤表征

为了研究焊接结构破坏过程中的宏细观损伤演化特征及其表征方法,以含细观裂纹的焊接构件为对象,采用X-CT(X射线计算机断层扫描)和电测技术同步记录试样内部细观结构和宏观力学性能变化过程.实验发现,试样变形过程中试样在弹性模量减小的同时,其内部细观裂纹不断萌生、扩展和聚合,扩展形态表现出显著的分形特征,且分形维数随试样塑性变形呈线性增加的趋势.综合考虑裂纹扩展形态的分形维数度量与裂纹扩展的物理意义,提出了一种多尺度损伤表征方法,以同时描述结构宏观损伤特性与内部细观裂纹扩展特性,并用传统的损伤量化方法进行验证.结果表明,新的多尺度损伤表征方法能够很好地描述细观裂纹到宏观损伤的多尺度演化过程.     

炸药性能对爆炸地震波幅值影响的对比试验研究

通过近地表同药量的燃料空气炸药（FAE）和TNT爆炸地震对比试验,研究了炸药性能对爆炸地震波幅值的影响。试验测试结果分析表明,炸药性能对地震波幅值有显著影响;对地震波频率影响不大,主频范围基本保持在5-25HZ,同时,FAE表现出了在等距离处峰值速度比NTT高的特性,说明FAE在军事领域具有良好的应用前景。     

空气间隔与耦合装药混凝土爆破对比分析

采用动力有限元软件LS-DYNA分析空气间隔装药与耦合装药结构对混凝土介质的破坏机理,结合混凝土模型对两种装药结构进行了光面爆破试验。结果表明,采用空气间隔装药结构进行爆破后,混凝土表面平整度要优于无空气间隔的情况;空气间隔装药结构能调节炸药能量分布,使孔内爆炸压力沿炮孔轴向的分布更均匀,从而提高炸药爆炸能量的有效利用率。     

爆炸驱动作用下固体燃料分散过程的计算分析

在分析FAE燃料分散物理过程的基础上,利用爆轰产物分段等熵膨胀原理估算了中心装药爆生气体产物膨胀范围,建立了固体燃料颗粒抛撒的二相流运动模型,获得了抛撒距离的计算方法.固体燃料颗粒尺寸、形状等影响其抛撒距离,且决定燃料云雾区内固体燃料分布的均匀性.与实验结果的对比表明了理论预测的正确性,可以为FAE燃料设计及其云雾范围控制提供依据.     

Exploratory study on new pulse detonation engines

The worldwide progress in studies on pulse detonation engines (PDE) is briefly reviewed and some results of our exploratory study on PDE are presented. Analysis of thermodynamic cycle is made and the specific impulse formula is improved. A proof-of-principle experiment of a two-phase PDE is successfully carried out, using poor-detonable liquid C8H16/air mixture with a low-energy system (total spark energy of 50 mJ) and a newly developed one-step detonation initiation method. The measured detonation wave pressure ratio is very close to that of C-J detonation. The effects of length, diameter and detonation frequency on PDE performance are experimentally investigated. For liquid hydrocarbon fuel/air mixture, the PDE operation is successfully realized with an engine length of 1000 mm and detonation frequency up to 36 Hz, which has made an important step toward practical PDE. The developed code can be used for simulating PDE operation processes including deflagration to detonation transition (DDT) phenomenon. The numerical results are in good agreement with the experimental ones.     

Experimental investigation of effect of partial filling on the impulse of pulse detonation engine

Using poor-detonable liquid C8H16/air mixture with low-energy system (total spark energy of 50 mJ) and a new one-step detonation initiation method developed in this study, partial-tube fill experiments have been conducted in a fixed length PDE tube with a fuel/air mixture section of different length, covering a wide range of the detonation tube fill fraction (ratio of fuel/air mixture length to tube length). Impulse was calculated by integrating the pressure differential at the closed end of the tube. Based on the re- sults obtained experimentally, it is found that the fuel-based specific impulse declines when fill fraction increases. On the other hand, the total-mixture-based specific impulse rises as fill fraction increases. A multi-cycle partial-fill model is developed to predict the impulse obtained from a partially-filled detona- tion tube, which is valuable for the optimization of PDE performance.     

ANN在一次引爆FAE爆炸威力评价中的应用

在系统分析燃料空气炸药(FAE)爆炸威力主要影响因素的基础上，应用人工神经网络(ANN)理论及方法，建立了一次引爆FAE爆炸威力评价ANN模型，并利用该模型对不同配比环氧丙烷／铝粉混合燃料的爆轰参数及爆炸威力进行了模拟。结果表明，ANN模拟结果与一维多相爆轰模型计算值相当吻合，当铝粉含量处于50％～70％范围时，爆炸威力较为理想，当铝粉含量为65％时，爆炸威力指数达到最大。这一研究可为一次引爆FAE配方及战斗部设计与优化提供有益参考。     

掺脱硫粉煤灰混凝土的性能研究

研究了脱硫粉煤灰及其复合掺合料等量取代普硅水泥对混凝土性能的影响,通过对单独掺加脱硫粉煤灰及复合掺加脱硫粉煤灰混凝土的力学性能和抗侵蚀性能的研究,表明脱硫粉煤灰及其复合掺合料可以等量取代普硅水泥用于制作混凝土。     

核磁共振成像原位监测冰融化及四氢呋喃水合物分解的微观过程

核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可以通过物质在不同相态之间的亮度差别来识别物质相态的变化,冰、水和水合物之间较大的亮度对比使MRI成为监测水合物生成分解动态过程的有效工具.采用MRI原位监测了冰融化和四氢呋喃(THF)水合物分解的微观过程,从微观角度对比研究了THF水合物分解与冰融化过程的异同.冰融化和THF水合物的分解过程受传热程控,冰的融化和水合物的分解总是沿着固-液界面从外向内推进,消解速度持续加快.固相表面的"结构化水层"是冰和水合物立体结构瓦解的主要原因.THF水合物的分解过程与气体水合物不同,没有明显的"自保护效应".由于温度梯度产生的密度差异,液相产生自然对流,造成了水合物的分解及冰的融化过程中固-液界面运动的随机性.     

甲烷预混气螺旋爆轰的定量不稳定性研究

针对CH4这种特别气体,对其实验结果运用数字化处理方法研究CH4稳定性.在内径50.8 mm圆形管道内获得CH4+2O2预混气在不同初始压力条件下的胞格爆轰结果并使用烟膜记录,且测得的平均爆轰速度数据与CJ爆轰速度接近,在初始压力高于5 kPa时爆轰可稳定传播.烟膜上形成的三波点轨迹十分不规则.为减少人为误差,使用改进后的数字化处理烟膜图像的技术方法,从烟膜轨迹中得出柱状图及自相关函数结果,发现CH4+2O2是一种爆轰十分不稳定的气体,并给出CH4+2O2预混气的爆轰胞格尺寸及差距,结果显示人为测量结果偏大而数字化处理方法更为准确.这种方法能计算CH4+2O2预混气胞格尺寸及不稳定度,完善了定量化预混气不稳定程度的方法.     

Channel effect of the modified powdery mixture of ammonium nitrate and fuel oil

The modified powdery mixture of ammonium nitrate and fuel oil (MPANFO) is a new breed of industrial explosives developed years ago in China. As one of the important properties of an industrial explosive, the channel effect of MPANFO was reported in this paper. A series of experiments were conducted to determine the channel effect of MPANFO. The blasthole diameter range was estimated to avoid the channel effect of MPANFO. Three empirical formulae for predicting the detonation length of MPANFO were provided in terms of the channel effect. Experiments and theoretical analysis indicate that the channel effect of MPANFO is very serious. The reason why the channel effect of MPANFO is worse than that of other industrial explosives is explained at a theoretical level. In addition, some properties of MPANFO, such as sympathetic distance, detonation velocity and brisance, are determined.     

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     

某些碳氢燃料和空气混合物临界起爆能的实验研究

该文在矩形激波管内采用布鲁塞顿法测定了丁烷、石脑油、戊烯、乙烯、ＪＣ５等碳氢燃料与挖混合物形成爆轰时所需的临界起爆能，并根据所测定的监蚧起爆能的大小，分析比较了这几种碳氢燃料的相对爆聂敏感度及相应的安全性能，最后讨论了分子量，分子中键的饱和度和分子结构等因素对碳氢燃料监蚧起爆能及相应的安全性能的影响。