TATB及其杂质的绝热分解研究

用加速热量仪研究了TATB及其杂质的绝热分解过程 ,得到了绝热分解温度和压力随时间的变化曲线以及温升速率随温度的变化曲线 ,根据绝热加速热量仪的温升速率方程和Arrhenius方程 ,计算了TATB绝热分解的动力学参数。结果表明 :TATB的初始热分解温度大于 2 90℃ ,反应系统最高温度大于 340℃ ,最大压力超过 1MPa ,而TCTNB和TCDNB存在多次放热反应 ,但每次放热量都很小 ,只有最后一次放热速率比较大。     

FeCrNi合金静动态物理本构模型研究

以金属材料塑性变形的位错动力学为基础,将FeCrNi合金的流动应力分解为非热应力和热激活应力两部分.通过对该合金屈服应力随温度变化特性、屈服应力的应变速率特性、孪晶组织的温度特性及位错组态的应变速率特性进行分析,认为非热应力不只是应变的函数,还与温度和应变速率相关,因此对Johnson-Cook模型方程形式进行修正以描述非热应力. 同时认为影响热激活应力的微结构参数主要为位错阻碍间距\Deltal, 定义并推导出表征\Delta l演化的g函数的表达式,将其引入Kocks的热激活方程,从而建立FeCrNi合金的物理型本构模型.该模型初步实现了对FeCrNi合金从室温到高温、从准静态到动态塑性变形行为的描述.      

C7H16-O2-N2预混气体压缩点火过程的数值模拟

采用庚烷氧化的最新化学反应动力学机理(包含57种组分,290个基元反应)对模型燃烧室内的庚烷 空气混合气的压缩点火过程进行了数值模拟。计算了不同初始压力、不同初始温度下的点火过程;预测了燃烧室内部分稳定物质和自由基的摩尔分数及其在各个反应中的产生或消耗速率,以及温度和压力等参数随时间的变化过程,并根据计算结果从化学反应动力学机理的角度讨论了庚烷的压缩点火过程。     

考虑约束爆炸后产物发生化学反应的约束空间内准静态温度计算

考虑爆炸产物发生化学反应产生的影响,对约束爆炸后约束空间内准静态温度的计算进行了研究。以能量守恒定律为基础,考虑爆炸产物的化学反应动力学过程,推导得到约束空间准静态温度的计算公式和方法,使用C++语言编写了计算程序,并对TNT炸药约束爆炸的情况进行了计算。计算结果表明,对于约束爆炸,爆炸产物发生的化学反应对约束空间内温度的变化有明显影响,且不同的药量体积比条件下,准静态温度的变化趋势不同。研究结果可为更准确的计算约束爆炸后的准静态温度及其他爆炸参数提供有效的方法。     

基于Rietveld无标样定量研究HMX的等温相变动力学

以Rietveld无标样定量方法为基础,利用原位X射线粉末衍射技术(XRD)研究了奥克托今(HMX)的等温相变动力学。描述了不同温度下HMX的转变进度-时间曲线,求得Avrami指数n约为0.6,建立了相关的等温相变动力学方程。采用Arrhenius方程定量表示了速率常数k与温度T的关系,计算的活化能Ea约为151kJ/mol,指前因子lnA为36.2。结果表明:实验温度是影响相变的主导因素,HMX发生相变时,相近似于1维随机成核长大。 更多还原     

爆炸冲击作用下绝热挡环破碎性能研究

固冲发动机转级时转级机构通常采用火工品爆炸破碎方式进行分离,转级机构的绝热挡环须可靠破碎成小碎片,从而在转级过程中不产生过高的压强峰值,对于确保进气道正常起动至关重要。本文采用光滑粒子动力学(SPH)方法,绝热挡环材料采用正交各向异性连续介质模型,对爆炸冲击作用下绝热挡环的破碎性能开展了数值仿真分析,获得了有无削弱槽结构的破碎开裂形式和碎片尺寸,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,数值仿真结果与试验结果基本一致,碎片尺寸的最大值偏差为6.5%。通过数值仿真分析,揭示了爆炸冲击作用下绝热挡环的破碎过程,对评估绝热挡环削弱槽的结构优化设计具有一定的指导意义。     

微米/纳米PMMA粉尘爆炸抑制过程中压力特性与热化学动力学的相关性

为了揭示微米/纳米PMMA (polymethyl methacrylate)粉尘爆炸的抑制机理，利用同步热分析仪和20 L爆炸试验装置，对微米/纳米PMMA粉尘在抑爆粉剂NaHCO₃干预下的热解动力学特性和爆炸特性展开了实验研究，分析了惰化爆炸混合体系的爆炸压力特性参数与热化学动力学参数的相关性，并探讨了基于热化学动力学的粉尘爆炸抑制机理。结果表明：NaHCO₃通过物理化学协同抑制作用影响了微米/纳米PMMA粉尘的热解及氧化进程，提高了爆炸混合体系的活化能，减弱了爆炸强度；且抑爆剂粒度越小、添加比例越大，爆炸混合体系的表观活化能越大；与最大爆炸压力相比较，最大爆炸压力上升速率对爆炸体系活化能的敏感度较高，而纳米PMMA粉尘对爆炸混合体系活化能的敏感度大于微米PMMA粉尘，抑爆效果也更显著。     

小当量水中爆炸气泡的脉动现象

为研究水中爆炸气泡的脉动现象,设计了用于小当量(10 g TNT)水中爆炸研究的爆炸水箱,在爆炸水箱装置中进行了多次0.125、1.000、3.370、8.000 g TNT当量的PETN球形炸药水中爆炸试验。采用高速摄影系统获得了气泡脉动图片;给出试验范围内气泡脉动过程中气泡直径、速度及加速度随时间变化的拟合曲线。对气泡脉动直径和周期数据进行了分析,这些数据基本符合爆炸相似律。     

不同风场下TNT炸药爆炸烟云的扩散模型及特性

为获取不同风场下TNT爆炸烟云扩散时空分布规律与高度变化模型，本文理论描述了爆炸烟云扩散过程与机理，开展了不同水平风速下烟云扩散的计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）仿真和外场时空分布实验，建立了不同水平风速下烟云高度随时间变化模型及烟云最终高度计算模型，分析了烟云扩散过程中形态、温度、密度、速度变化规律。研究结果显示:CFD方法仿真烟云分布结果与实验结果基本一致，大气稳定且无风条件下烟云高度随时间呈指数0.5的幂函数关系，最终高度与爆炸当量可拟合为指数0.47的幂函数模型；水平风会加快烟云与空气混合的速度，导致幂函数模型中指数参数随风速变大而呈线性减小规律，风速越大烟云上升速度衰减越快、上升时间越短、最终高度越低。     

航天器挠性梁伸展动力学特性数值分析

利用动量矩定理推导出滞挠性伸展梁航天器的姿态动力学方程,推导了梁质量微元的动力学方程,在梁等速伸展的情况下对动力学方程进行变换,通过Runge-Kutta积分法得出了数值解,结果表明：梁等速伸展时,其振动的振幅随其长度的增长而增大;随航天器初始姿态角速率的增大而增大;随伸展速率的增大而减小,航天器姿态角速率随梁伸展长度的增长而减小。     

A theoretical computational model of a plate in hypersonic flow

A theoretical model of an elastic panel in hypersonic flow is derived to be used for design and analysis. The nonlinear von Kármán plate equations are coupled with 1st order Piston Theory and linearized at the nonlinear steady-state deformation due to static pressure differential and thermal loads. Eigenvalue analysis is applied to determine the system’s stability, natural frequencies and mode shapes. Numerically time marching the equations provides transient response prediction which can be used to estimate limit cycle oscillation amplitude, frequency and time to onset. The model’s predictive capability is assessed by comparison to an experiment conducted at a free stream flow of Mach 6. Good agreement is shown between the theoretical and experimental natural frequencies and mode shapes of the fluid–structure system. Stability analysis is performed using linear and nonlinear methods to plot stability, flutter and buckling zones on a free stream static pressure vs temperature differential plane.     

基于UCM模型的B炸药慢烤泄压结构的作用分析

为了探究热刺激作用下泄压结构对熔铸炸药点火时间及点火前内部物理场变化的影响,设计了有/无泄压结构烤燃弹的内部多点测温慢烤对比试验。基于炸药通用烤燃模型（universal cookoff model, UCM）,建立了炸药熔化后受浮升力驱动流动,反应速率随压力、反应进程等变化的B炸药烤燃计算模型,对有/无泄压结构烤燃弹的炸药在升温过程中的温度场及内部压力变化等情况进行了数值模拟,并与试验结果进行比较。结果表明:慢烤条件下,烤燃弹内部压力呈先缓后急上升趋势;有泄压结构烤燃弹在结构作用前的压力变化趋势与无泄压结构的一致,泄压结构的作用会使炸药自热反应速率骤然降低,炸药内部温度下降,自热反应速率降低和产物气泡驱动的对流共同导致了点火时间的延后;由于对流的作用,炸药点火点都在弹体顶部区域。     

一类爆轰合成用乳化炸药的爆轰反应特征

结合热分解特性、爆轰产物状态及数值计算探讨所制备的含Fe、Mn(Zn)元素乳化炸药的爆轰反 应特征。对该系列乳化炸药及其爆轰产物分别进行DSC和DTG实验、XRD检测和TEM 表征,通过比较不 同类型炸药及其爆轰产物的热分解特征、爆轰产物的成分和形貌、晶型畸变度等研究该类炸药爆轰反应特征; 并通过数值计算研究和佐证了不同温度和压强状态下,爆轰固体产物可能存在状态。结果表明:硝酸铵有利 于炸药爆轰时形成相对比较均匀和平稳的爆轰反应结构,而这种结构有利于可重复性合成比较单一和均匀 的爆轰产物。高密度炸药的爆轰产物比低密度炸药的相对纯净。低密度炸药不完全爆轰,导致了爆轰产物杂 质较多;数值计算结果表明,爆轰固体产物分布相图可以辅助分析爆轰固体产物可能存在状态及Mn(Zn)的 爆轰合成机制。     

主控提前点火对复合推进剂慢速烤燃响应的影响

为研究主控点火对复合推进剂慢速烤燃响应特性的影响,设计并开展了典型复合推进剂装药慢速烤燃实验,结合数值计算和推进剂热分解失重及形貌演化过程,探讨了点火前推进剂内的温度分布情况及推进剂细观结构热损伤规律。研究发现:针对复合推进剂装药的慢速烤燃,在推进剂发生自热点火前温度较低时进行主控点火可以有效降低反应剧烈程度;随着加热温度的升高,推进剂中部分组分发生分解,导致推进剂内部温度高于壳体温度,同时推进剂中粘结剂及AP的分解会导致推进剂装药形成多孔状的结构,在点火后更易导致对流燃烧,加剧反应烈度;当壳体温度仅138 ℃时,推进剂温度最高点达到150 ℃,最高点首先出现在靠近喷管的尾部,考虑到粘结剂及AP部分分解导致的孔隙结构会加剧反应的响应烈度,主控点火温度应设定在138 ℃以下。     

Measurement of O(^1D) formation during thermal decomposition of CO_2 behind shock waves

Atomic Resonance Absorption Spectroscopy (ARAS) was applied to measure the time dependent concentration of electronically excited O(D)-atoms during the thermal decomposition of CO behind reflected shock waves. The experiments were performed in the temperature range 4102 K T 6375 K at pressures 0.2 to 1.9 bar with initial gas mixtures of 100 to 1000 ppm CO diluted in Ar. The measured O(D)-formation rate at early reaction times divided by the initial reactant concentrations was found to obey the Arrhenius law: The assumption of a fast thermalisation between the O(P) and O(D) states is in agreement with previous measurements of the O(P) formation during the thermal decomposition of CO, see Burmeister and Roth (1990). Received 24 January 1995 / Accepted 13 March 1996     

Linear stability analysis for a thermoviscoplastic material under cyclic axial loading

Some mechanical properties exhibit a very strong dependence upon temperature; these evolutions can be properly analyzed by the steady state response in cyclic loading. To relate experimental conditions to thermomechanical characteristics, the existence and the stability of steady state solutions are studied for cylinders submitted to cyclic compression. The material, considered as rigid viscoplastic, is modeled by a non-Newtonian temperature dependent viscous law. Closed form solutions are obtained in the framework of a large deformation theory by neglecting thermal expansion and inertia effects. Steady state regime is analyzed. The stress versus strain rate response and the temperature distribution are established as functions of the geometry of the cylinder, the loading characteristics and the material parameters. The stability of steady state solutions is analyzed with use of a linear perturbation scheme.Received: 4 July 2002, Accepted: 5 August 2004, Published online: 24 February 2005PACS: 46.15.Ff, 83.60.St Correspondence to: F. Dinzart     

A new integration algorithm for finite deformation of thermo-elasto-viscoplastic single crystals

An algorithm for integrating the constitutive equations in thermal framework is presented, in which the plastic deformation gradient is chosen as the integration variable. Compared with the classic algorithm, a key feature of this new approach is that it can describe the finite deformation of crystals under thermal conditions. The obtained plastic deformation gradient contains not only plastic defor- mation but also thermal effects. The governing equation for the plastic deformation gradient is obtained based on ther- mal multiplicative decomposition of the total deformation gradient. An implicit method is used to integrate this evo- lution equation to ensure stability. Single crystal 1 100 aluminum is investigated to demonstrate practical applications of the model. The effects of anisotropic properties, time step, strain rate and temperature are calculated using this integration model.     

多孔介质中天然气水合物注热+降压开采的实验研究

为研究注热与降压相结合的开采方式是否更加有利于天然气水合物的开采,在自制的天然气水合物开采模拟实验系统上进行了实验研究.在一维填砂模型中人工生成天然气水合物之后,进行先注热盐水然后再降低压力(注热+降压)的开采模拟实验,分析了开采过程中系统温度、电阻率变化规律以及产气量、能量效率等.结果表明:产气规律具有明显的阶段性,...     

Effect of heat transfer augmentation on two-phase flow instabilities in a vertical boiling channel

The effect of different heater surface configurations on two-phase flow instabilities has been investigated in a single channel, forced convection, open loop, up-flow system. Freon-11 is used as the test fluid, and six different heater tubes with various inside surface configurations have been tested at five different heat inputs. In addition to temperature and pressure recordings, high speed motion pictures of the two-phase flow were taken for some of the experiments to study the two-phase flow behavior at different operating points. Experimental results are shown on system pressure drop versus mass flow rate curves, and stability boundaries are also indicated on these curves. Comparison of different heater tubes is made by the use of the stability boundary maps and the plots of inlet throttling necessary to stabilize the system versus mass flow rate. Tubes with internal springs were found to be more stable than the other tubes.     

土体剖面温度物理模型试验研究

利用自主开发的土体温度物理模型试验系统,研究了土体剖面温度随时间的变化规律,通过改变土体表面的覆盖层属性,对比分析了裸土和混凝土板覆盖下土体剖面的热传递特点。结果表明:在恒定热源作用下,土体剖面温度迅速上升到一定值之后逐渐趋于稳定,初始升温速率随深度的增加而呈指数递减,最终平衡温度随深度的增加而显著衰减; 温度在土体剖面上的传递存在明显的滞后效应; 混凝土板覆盖下土体的初始升温速率和最终平衡温度较裸土高; 土体剖面热通量反映了土体中热量的传递特征,其变化规律与上下土层间的温度差变化规律一致。