运用三维离散元技术模拟落锤撞击下奥克托今颗粒的点火燃烧过程

炸药颗粒的点火燃烧过程一直是人们关注的热点问题。近年来，三维离散元技术在中尺度观测颗粒材料的动力学过程中拥有显著优势。炸药燃烧属于颗粒材料的反应动力学，运用三维离散元技术(DM3)可以有效地观测炸药燃烧传播的过程。以奥克托今(HMX)颗粒为例，本文成功模拟并观测到了HMX颗粒的燃烧反应程度，确定了颗粒开始燃烧反应的时间，以及燃烧反应传播的时间。同时，结合落锤冲击颗粒的三维图像以及其表观压强和放热功率，得到了HMX颗粒燃烧反应、燃烧传播的整个反应动力学过程，包括颗粒在冲击加载下碎化塑性变形的过程，颗粒燃烧反应放热的过程，落锤回弹颗粒喷射的过程等。同时，进一步说明了尖顶颗粒更利于颗粒点火，平顶颗粒有抑制颗粒点火的能力。     

液态甲烷的高温密度物态方程理论研究

 采用热力学统计理论研究了液态甲烷在高温高压下分子分解反应特点及该体系的物态方程。着重讨论了体系中CH₄-H₂分子间有效势对体系化学反应平衡及物态方程的影响,并根据实验Hugoniot点(p_H, V)优化确定出其exp-6势函数中的参数值。该势函数的排斥部分值比理想混合条件下Lorentz-Berthelot规则给出的势函数值低约50%,预示着高压下CH₄和H₂之间存在着某种亲合性。用该势函数计算得到的p-T线与现有的两个实验点符合很好。还讨论了CH₄-H₂之间的有效作用势参数对CH₄分子冲击离解度（x）的影响。     

兆巴高压下c向蓝宝石的冲击辐射研究

采用三层夹心靶结构,利用铜箔与抛光蓝宝石之间良好的接触条件,使用辐射式高温计在1.30～1.72兆巴压力范围内观测到c向蓝宝石的强冲击辐射。在1.30和1.72兆巴的冲击压力下,得到蓝宝石在0.633μm波长处的不透明系数为1.7 cm-1和5.0 cm-1。实验显示蓝宝石的冲击辐射随着冲击压力的增加而急剧增强。     

高温高密度条件下氮分子三体关联效应与冲击压缩特性

 基于量子化学从头计算方法,计算了处于高密度条件下氮分子之间的两体排斥势和三体关联势,并采用球面平均近似求得了它们各自的高温平均势能值,得到了包括三体关联效应的等效两体势函数与分子间距的解析关系。借助分子流体微扰变分理论,并考虑van der Waals长程作用,分别采用总平均两体势和总等效两体势,计算了液氮的冲击压缩曲线。计算结果表明,在不需要考虑分子离解的压缩范围内（1～35 GPa）,三体关联效应的贡献使分子间总等效两体势函数比单独两个分子间总平均作用势函数明显软化,与实验Hugoniot数据结果一致。     

在石英界面处液态水的冲击结构相变

利用轻气炮加载技术和光透射测量技术, 观测了冲击加载过程中水/石英界面处的水结构变化.实验发现,冲击条件(0.5—2 GPa, 335—375 K)下水在液相区内能够发生结构改变且起始于水/石英界面,结构改变的速率和程度与石英界面的特性有关.证实在固/液相边界一定区域内的液态水,在经历高温高压状态的变化中表现出特殊的相转变现象.同时,研究表明液态水结构转变的过程区分为明显的四个动力学阶段.     

化学工程中分形问题的正交配置法

将欧氏空间中的正交配置法扩展到分数维的情况,并将它应用于化学工程中具有分形结构的反应扩散问题的计算.并将计算结果与理论解的相应结果作了对比.     

偶氮四唑叠氮基甲脒AFZT高压物性的第一性原理计算

偶氮四唑叠氮基甲脒AFZT的爆轰性能表现优异,在高能炸药领域中具有广阔的应用前景.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了AFZT在0～50 GPa压力下的晶体结构、电子性质以及氢键相互作用,并分析了这些性质在压力下的变化规律.在压力的作用下,AFZT晶体在5 GPa下发生了结构转变并伴随着电子结构中带隙值的突变,其带隙先减小后增大再减小,总态密度的峰值随着压力的增加而减小.结构中叠氮甲脒阳离子上的N8-N9与N9-N10键在压力下表现得最稳定,N-H^…N类型的氢键在所有相互作用中占据主导地位.此外,AFZT结构沿不同晶轴压缩的难易程度与此方向上氢键相互作用分布的疏密有关,并且其氢键主要沿xz平面分布而在y轴上分布极少,这导致了它沿y轴方向最易被压缩.     

TATB生成焓的量子力学计算

采用Hartree-Fock方法和密度泛函 BPW91方法,对TATB分子的几何结构进行了优化,计算了其电子能量和热运动的能量.计算并讨论了TATB的生成焓.结果表明,TATB分子中的苯环离域电子结构引起TATB生成焓计算的较大的系统偏差;利用具有相似离域电子结构的苯和NO的生成焓进行修正,计算得到的TATB生成热与实验结果符合较好.?     

固态氦的理论等温压缩线

 基于团簇理论并计及邻近和次邻近原子对中心原子的屏蔽作用，我们用完全量子力学方法计算了hcp结构固态氦的原子多体作用排斥势和等温压缩线。计算结果与5~25 GPa范围的静高压实验结果吻合较好。表明本文方法与过去提出的原子相互作用势相比，是合理的和比较好的。本文还对Aziz二体势、Loubeyre三体势和Ross和Young等效势的局限性做了讨论。