粒状硝胺火药燃烧转爆轰的研究

本文以粒状硝胺火药(编号RDU-4,几何平均粒度δ=68μm)为研究对象,研究了硝胺火药燃烧转爆轰的某些特征.结果表明,该硝胺火药药床在爆轰形成之前有予压区存在,在装填密度为1.0g/cm~3时,最易实现燃烧转爆轰。     

输气管道的蒸气云爆炸灾害的风险分析

重点分析了输气管道的蒸气云爆炸灾害的发生条件、爆炸机理和危害。采用TNT当量法和复合能量法对蒸气云爆炸造成人员伤害和财产破坏的后果进行了计算，通过计算可以预测蒸气云爆炸灾害发生时，任意点处的风险后果，以便采取必要的防范措施。     

用爆炸波起爆癸烷云雾的两种模式

用垂直激波管研究了400μm癸烷液滴与空气混合物的爆炸波起爆。每种混合物有两个极限起爆能值,即高值Ecu,和低值Ecl。当起爆能的值高于Ecu时,观察到100%发生爆轰;而当其低于Ecl时,就不会发生爆轰。有趣的是,当起爆能水平在Ecu和Ecl之间时观察到对应于不同的起爆能水平有不同的起爆行为。如实验结果所表明的,爆轰的激发不仅是由于直接起爆,而且也由于“爆燃”到爆轰的转变。     

半封闭空间瓦斯爆炸冲击波传播距离研究

为揭示瓦斯在强爆和弱爆情况下冲击波超压变化规律,利用一维爆炸物理模型和爆炸理论,构建了冲击波超压随距离变化的数学模型,并用一端开口的半封闭爆炸试验装置,在保持瓦斯浓度和其他条件不变,仅改变点火能量大小实现了瓦斯爆燃和爆轰,验证理论求解.结果表明:半封闭受限空间内,爆燃情况下火焰传播速度要远小于爆轰条件下火焰传播速度,爆燃火焰传播速度为亚音速,爆轰为超音速;爆轰与爆燃的冲击波超压的理论解都小于实验值,但整个传播变化趋势基本一致;极强冲击波最大超压值与传播距离成反比,极弱冲击波最大超压值与传播距离的平方根成反比;爆燃和爆轰冲击波在燃烧区内的传播变化趋势与理论解基本吻合.研究结果为防治瓦斯爆炸破坏及爆炸事故灾害勘验提供了技术和理论支持.     

气相爆轰模拟的动态存储/删除算法

针对反应流中刚性化学反应源项直接积分计算量大的问题,提出了减少计算时间的动态数据库存储/删除算法。分别在一维爆轰和二维爆轰计算中对算法进行了检验。计算结果表明,该算法既可以很好地满足计算精度要求,又减少了对计算机的内存占用。对于一维爆轰波传播,计算的加速比随数据库容量的增加而增加,其最大加速比接近6;对于二维激波聚集诱导的爆轰,数据库容量不超过1 000 MB时,计算的加速比为2.54。该文算法在处理瞬态反应流问题时具有通用性和优越性。     

2-3km/s初速下圆形破片对金属薄靶的侵彻效应分析

针对2 ～3 km/s初速条件下破片对金属薄靶的侵彻开展了实验和数值模拟研究,用LS-DYNA软件对该速度段下弹丸侵彻金属靶板的过程进行数值模拟,采用爆轰驱动装置发射钢质球形弹丸进行试验研究.分析了不同工况下靶板的毁伤模式,并与600 ～ 800 m/s这一低速段下靶板的毁伤模式进行对比分析.结果表明:数值模拟跟实验吻合较好,在该速度段下,球形钢质弹丸对靶板的毁伤模式主要为穿孔;垂直撞击时在靶板上形成延性扩孔,而在低速度段下,靶板上形成的穿孔直径几乎跟弹丸直径一样,没有形成延性扩孔;垂直侵彻时在钢靶上形成的扩孔直径比在铝靶上形成的扩孔直径大.     

甲烷煤尘爆轰参数计算及实验研究

为研究甲烷煤尘爆轰过程中气固两相耦合效应及量化关系.采用理论分析和实验的方法,计算了不同体积分数的甲烷、不同质量浓度的煤尘及甲烷煤尘混合物在燃烧、爆轰过程中爆压和爆速等重要参数.理论分析揭示了燃烧波、爆轰波的传播特征,爆炸实验验证了燃烧波和爆轰波传播规律.研究结果表明:甲烷的燃烧加速煤的热解,煤粉挥发份析出较快;初始阶段甲烷气体的反应速度快,压力上升速率快;煤在高温下快速热解出可燃气体,并发生闪燃;因此,甲烷煤尘混合物爆轰比单一的气相、固相爆轰的分析和测试困难的多.该研究成果对于煤矿安全生产防治抑爆技术等应用具有参考价值.     

不同燃料及初始条件下的胞格测试实验

为直观了解不同初始条件下不同燃料(H_2、C_2H_2、C_3H_8)的胞格大小变化规律,在产生稳定爆轰波的前提下,进行了单次爆轰性能研究。在60 mm×60 mm×2 000 mm方爆轰管的侧面设置采样段来获得胞格演变的烟迹图,从燃烧机理分析胞格演化机制。试验结果表明:1化学键的饱和程度越低越易形成胞格,且化学键的饱和程度在胞格形成过程中起主要作用;2初始条件相同时,初始压力越低、氮气含量越高,胞格的尺寸越大。     

密度泛函理论研究咪唑类硝基衍生物的性能

应用密度泛函理论在B3P86/6-311G**水平下较系统地研究13个咪唑类硝基衍生物的C—NO2、N—NO2键离解能(BDEs)、撞击感度(h50)、标准生成热(HOFs)、爆速、爆压等.根据键离解能确定化合物的最弱键,发现最弱键的BDE与电子能量E的比值BDEs/E与h50存在线性关系,计算出的h50值表明C取代硝基咪唑化合物比N取代硝基咪唑化合物稳定,随硝基数目的增加,化合物对撞击变得敏感.通过设计等键反应,计算得到13个咪唑类硝基衍生物的气相标准生成热.采用Monte Carlo方法计算其密度,运用Kamlet-Jacobs方程预测标题化合物的爆轰参数(爆速和爆压).基于安全性和爆轰性能筛选出5个既高能又钝感的含能化合物候选物.     

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.