RDX晶体结构与固相生成焓的理论研究

采用分子模拟的方法计算含能化合物的晶体结构和固相生成焓,有助于进一步从理论上计算其主要爆轰参数.本文通过密度泛函理论(DFT)与开放力场(OFF)相结合的方法计算了黑索金(RDX)的晶体结构和固相生成焓.首先采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)方法对RDX分子进行驰豫和模拟;然后采用GGA-BLYP泛函,DNP基组对RDX分子进行几何结构优化;最后对优化后的分子进行Mont Carlo模拟退火、簇分析、晶体结构优化等步骤的计算得到能量最低的结构作为最终的晶体结构:空间群为PBCA,密度为1.8208,晶胞参数为a=13.6561,b=11.3015,c=10.500,α=90,β=90,γ=90,与实验值相符.在此基础上,利用DFT GGA-BLYP计算求得RDX的固相生焓为171.86 kJ/mol,与实验测定值168.9J/mol相比的误差为1. 8%.     

超纳米金刚石薄膜结构相变的第一原理分子动力学研究

纳米金刚石薄膜的结构相变非常复杂,对稳定性和物理性质又尤为重要。本文用第一性原理分子动力学模拟研究了超纳米金刚石薄膜的结构相变和表面重构。研究发现,纳米金刚石的表面碳团簇通过断开（111）面的σ键,形成具有碳六元环结构的石墨碎片;内部原子sp3杂化向sp2杂化转化的发生是从（111）面上成对C原子向石墨相转化时形成π键的过程中获得了能量,驱动石墨的转变由表层向心部逐渐进行。转变过程中存在一种洋葱状富勒烯和金刚石结构共存的过渡相——Bucky-diamond,表面悬空键的消除和表层的富勒烯外壳最大限度地降低了表面能和系统总能量,Bucky-Diamond结构稳定存在。     

自流式充氢过程数值模拟

高压罐向真空容器充氢是一个流动变化非常剧烈的瞬态高速过程。由于实验研究手段存在很大困难，既不容易准确测量瞬态的物理参数，更不容易同时测量物理参数的分布情况，因此有必要使用数值模拟手段进行研究。     

一种基于二级轻气炮平台的超高速弹丸发射装置设计

 基于强爆轰效应,提出一种新的超高速弹丸发射装置。在二级轻气炮平台上,设计内置炸药柱的三级加速腔,将二级轻气炮发射的克质量弹丸由6~7 km/s,再次加速至9~10 km/s的超高速。通过数值模拟优化设计药柱与飞片的形状,以及弹丸的树脂封装,从而抑制强爆轰产生的中心射流对弹丸的破坏,并且在短脉冲强冲击过程中,避免在直径达厘米级的铝或钛合金弹丸内的层裂破坏。数值模拟结果表明,经过优化设计的三级加速腔可以将气炮出膛速度约6.0 km/s的1.03 g铝合金弹丸加速至9.6 km/s,弹丸最终形状仍保持类球形,速度增益约1.6。