炸药烤燃数值模拟研究

炸药在生产、运输、储存过程中,可能遇到一些意外的热辐射等环境。这对炸药的安定性、适应性提出了要求。因此本文,针对炸药在热作用下的反应规律和条件,利用fluent软件研究其烤燃过程和机理,与实验数据对比证明具有可行性。     

炸药烤燃特性的隔热层效应研究

为研究炸药烤燃特性的隔热层效应,以钝化RDX炸药为对象,选用硅橡胶腻子GPS-2和耐烧蚀涂料T-09作为隔热材料,对不同厚度隔热层的烤燃试样进行了1℃/min的慢烤实验;并用Fluent软件对各升温速率下不同厚度的烤燃模型进行了数值模拟。结果表明,无隔热层时的炸药烤燃响应剧烈程度比有隔热层时强,而有隔热层时,随隔热层厚度的增加,响应剧烈程度会逐渐增强;且隔热层材料不同,也会使响应剧烈程度不同。隔热层对炸药烤燃响应时间和响应温度的影响存在临界厚度效应,即响应时间和响应温度随隔热层厚度的增加会出现先减小后增大现象;且与隔热层材料、炸药种类、装药尺寸直接相关。随升温速率的增大,临界厚度逐渐减小,临界厚度效应逐渐减弱,升温速率较大时,增大隔热层厚度能有效提高炸药耐热性。     

橡胶隔层对炸药烤燃速率的影响

炸药及炸药制品的储存、运输、使用过程中可能受到意外的外界热源作用。这为炸药类产品的储存、运输、使用提出了严格要求但是意外难以避免,所以对炸药类产品的烤燃研究就显得至关重要。本文通过有限元的方法对钢壳内装药有无隔层进行了数值模拟分析得到在同等热通量作用下,使用橡胶做隔层比无隔层情况下,炸药的升温速率明显减小,这说明了使用隔层可以缓解外界热源对炸药的烤燃效应。     

FOX-7/HMX混合炸药烤燃试验的数值计算

为研究FOX-7/HMX混合炸药的热响应特性,基于热爆炸理论中的热平衡原理,以McGuire-Tarver三步反应模型及成核和生长反应模型分别描述HMX和FOX-7的化学反应过程,建立了FOX-7/HMX混合炸药烤燃过程的计算模型.将建立的计算模型以用户自编函数的方式添加到Fluent软件中,对混合炸药的烤燃过程进行了...     

自由空间对炸药慢烤响应特性影响的研究

为研究弹药中自由空间对烤燃响应剧烈程度的影响,采用主装药为RDX的高能炸药压制6种不同直径的药柱,以(1±0.2)℃/min的升温速率进行了慢速烤燃试验。实验结果表明:当弹药内的自由空间比值为0、45.71%时出现了爆炸现象,自由空间比值在10.25%时出现了部分爆轰,而自由空间比值为19.95%、29.09%、37.67%时则出现了爆轰现象,响应最为剧烈。由此可见,当壳体、炸药及装药密度不变时,在一定范围内,随着自由空间的增加,响应的剧烈程度增大,超过这个范围,随自由空间的增加,响应的剧烈程度减小。自由空间是影响烤燃响应剧烈程度的重要因素,研究结论能为弹药在热环境中的安全使用提供参考。     

直列式火工品装药的热烤试验设计及其研究

目的 设计有关直列式火工安全性热烤人装置,方法 用一维热爆炸模型进行模拟计算,结果 计算得到在钝感弹药的热烤实验中,弹壳内的炸药、推进剂及火药吕所处的环境温度、结论实验装置的设计是合理的,该试验设计可能达到直列式火工品在钝感弹药烤试验条件下的热环境,这一装置也适用于小尺寸弹药的模拟试验。     

不同铝粉含量RDX基浇注PBX炸药的慢速烤燃特性研究

通过差式扫描量热法(DSC)测定不同比例Al/RDX浇注PBX炸药的热分解过程,分别获得不同升温速率下的热分解峰温,根据Kissinger方程计算了其表观活化能,分析了表观活化能与Al/RDX比例的关系。采用实验室慢速烤燃试验,获取了不同Al/RDX比例配方的响应特性。结果表明,Al/RDX比例与配方表观活化能及慢速烤燃响应特性有关,Al含量为15%时,表观活化能最小,发生慢速烤燃响应的时间最早,但是响应剧烈程度最低。     

常压沸腾炉预燃室点火的试验研究

本文通过实验室和工业试验对沸腾炉预燃室点火技术进行了研究。根据试验资料,探讨了预燃室点火的机理和点火过程中沸腾床的热力特性。试验结果表明,工业应用是成功的,常压沸腾炉用预燃室点火是一种经济而可靠的沸腾炉新型点火技术。     

热烤试验研究进展

 为了适应钝感弹药发展过程中对安全性评价的需要,本文采用综合分析和比较的方法,对国内外热烤试验方法及其进展进行了综述.结果表明,热烤试验的发展可分为试验技术、仿真计算技术和应用技术等3个方面,目前热烤试验技术继续向着定量、安全和直观的方向发展.     

一种DNAN基熔铸炸药铸装工艺安全性分析

为确保DNAN基混合炸药在铸装工艺过程中的安全性,以RZD-1炸药为研究对象,通过工艺安全性分析,获得了安全性风险因素及分类。利用数值仿真和试验测试,对炸药本质安全特性、相容性、热刺激等安全性影响因素进行了研究与分析。结果表明,炸药本质上是安全的,工艺过程中含能固相组分热损伤导致炸药本身机械感度的升高有限(≤40%),符合安全使用要求。装药在熔混和冷却凝固工艺过程中内部温升最大不超过3.5℃,不存在热爆炸的可能。由此证明DNAN基熔铸炸药铸装工艺是安全的。     

利用LS-OPT软件自动标定DNAN/RDX熔注炸药JWL状态方程参数

爆轰产物状态方程是预估炸药做功能力的重要手段.为拟合JWL状态方程参数,使用铜和钨两种阻抗相差较大的金属飞片进行炸药驱动飞片实验,得到两组飞片自由面中心点速度-时间曲线.使用试错法及LS-OPT软件自动标定两种方法标定了钨飞片工况下的DNAN基熔注炸药(DNAN/RDX 40/60)JWL状态方程参数,试错法得到结果的计算曲线与实验曲线对比误差为16.86%,自动标定的误差为3.04%.再使用自动标定得到的参数对炸药驱动铜飞片的过程进行数值模拟,与铜飞片的实验曲线进行对比,误差为4.60%.研究表明,LS-OPT软件自动标定的方法可用于标定DNAN基熔注炸药JWL状态方程参数,与传统拟合方法相比,可避免进行大量的人工计算,得到的结果更为准确.     

环境试验仿真中两类集成可视化技术

针对环境试验仿真中,不同数据源的集成可视化,研究了两种集成可视化方法:一种是将试验测量数据和有限元计算数据进行可视化的方法,该方法以有限的测点数据为标准,将其它位置的物理量映射到有限元模型上,并进行三维可视化,不但能更形象地显示试验结果,而且增强了显示的整体性和相关性,改变了只能以二维曲线显示试验测试结果的可视化方式. 另一种方法基于 TSP树,采用3D纹理切片和几何透明片断的融合绘制,实现数值模拟计算结果与试验环境几何样机的可视化,改变了只能孤立地观察计算结果的可视化方式. 研究结果表明,这两种集成可视化方法可使工程人员能站在全局观点观察数据,从而为环境试验仿真提供了有效的辅助分析工具.     

压力对DNAN凝固过程的影响

为指导2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸炸药凝固工艺优化设计,采用自制的多点加压凝固测试装置测试DNAN在0.6、0.3 MPa和常压下凝固过程的温度变化和凝固速率,用工业CT和扫描电镜观测试样的缺陷分布情况,用密度仪测试试样的装药密度。试验结果显示:随着压力的升高,DNAN的过冷度和凝固速率均逐渐增大;在DNAN装药体中,凝固产生的体积收缩更多集中于装药体上部,而装药体下部中的弥散性缺陷得到显著降低;DNAN晶粒生长的有序度得到提高,晶粒间空隙逐渐减少,装药相对密度由95.1%提高到了96.7%。上述研究表明,压力作用对DNAN的凝固过程影响较为明显,施加较低的压力即可有效提升装药质量。     

炸药摩擦点火评价实验数值模拟

为研究炸药块摩擦点火机理,采用LS-DYNA软件和ALE算法,并嵌入含热分解放热反应的热弹塑性材料模型,对PBX-C03和PBX-C04炸药摩擦点火评价实验进行数值模拟,得到了不同压力、滑动速度和摩擦系数下PBX-C03炸药点火的临界曲线.研究结果表明,含有热分解放热反应的热弹塑性材料模型可作为炸药摩擦点火反应的计算模型,加载压力接近或大于炸药屈服应力时,提高滑动速度和摩擦系数都易使炸药发生点火反应.     

铵梯炸药作功能力的铅壔试验与数值模拟研究

采用数值模拟与铅壔试验相结合的方法,对铵梯炸药(55%/45%)的作功能力进行了研究。其中铵梯炸药(55%/45%)的JWL状态方程参数通过简易计算得到。模拟和试验的结果表明:试验测得铵梯炸药(55%/45%)的作功能力大小为377 m L,模拟结果为348.3 m L,且模拟结果显示铅壔内孔扩孔形状和大小与试验结果较为一致。可见,利用ANSYS/AUTODYN模拟的铅壔扩孔过程与试验结果吻合程度较高。从数值模拟的过程中可以看出,数值模拟软件ANSYS/AUTODYN给出了很多试验和理论计算无法观察到的现象和无法计算得到的数据,为深入研究炸药在铅壔中爆炸的过程和机理提供了平台。