多元混合燃料一次引爆实验研究

为了提高多元混合燃料的爆炸威力,采用光测和电测方法,进行了小药量无约束空间三组元固态混合燃料的野外一次引爆实验,得到了该装置条件下较优的燃料配比．实验结果表明,该多元固态混合燃料的云雾分散效果明显优于相同质量的TNT,其爆炸场超压呈衰减-增长-再衰减的变化规律,且具有非常相似的压力场分布、适当增加弹体密度可增强这种固态燃料混合物的爆炸威力。     

固、液相FAE一次引爆实验研究

基于离散爆轰思想,进行了小药量无约束空间固、液相燃料空气炸药(fuelairexplosive,简称FAE)弹体的野外一次引爆实验。实验结果表明,固、液相FAE弹体的爆炸效果均明显优于等质量的TNT装药;固相FAE弹体一次引爆后的云雾分散规律和爆炸压力场分布不同于液相FAE弹体。在本实验装置条件下,固相FAE弹体的远场超压增长峰值虽未超过等质量的液相FAE弹体,但其火焰持续时间却比等质量液相FAE弹体的长。若仅考察弹体云雾最大半径,固相FAE弹体并不比等质量的液相FAE弹体优越太多,但固相FAE弹体的爆炸作用体积增大较多。     

气/固/液三相混合物燃烧转爆轰过程实验研究

利用多相燃烧爆炸实验系统,通过高压喷粉/喷雾以及高能点火等过程,对化学当量比条件下3种典型燃料空气炸药,即硝基甲烷/铝粉/空气、硝酸异丙酯/铝粉/空气、乙醚/铝粉/空气三相混合物的燃烧转爆轰过程进行了实验研究,同时根据实验结果对比了3种三相混合物的燃爆性能。得到了三相悬浮混合物燃烧转爆轰过程的宏观规律以及三相混合物燃爆性能随质量浓度变化的规律。     

一次引爆燃料空气炸药及其爆炸效应研究

本文讨论了一次引爆燃料空气炸药分散爆轰原理,通过一次引爆燃料空气炸药爆炸空气冲击波、地震波、宏观目标毁伤及高速运动分析系统实验观测,分析了一次引爆燃料空气炸药组分在分散爆轰过程中的作用.分析和实验结果表明,液体炸药组分比例应大于某一临界值,这一临界值必须保证液体炸药组分在一次引爆燃料空气炸药混合燃料细观结构内形成通路.一次引爆燃料空气炸药的液体有机燃料组分超过临界比例在分散爆轰中不可能发挥出应有的作用.     

一次引爆型固相FAE云雾爆轰半径的研究

研究了氧平衡及爆炸下极限条件对燃料空气炸药（Fuel Air Explosive,FAE）云雾爆轰半径的影响。由固相FAE燃料的氧平衡及爆炸下极限条件,导出一次引爆型固相FAE云雾爆轰半径计算公式,并从理论上给出了FAE云雾爆轰半径的范围。通过对FAE爆炸场超压的测量及对FAE爆炸过程高速摄像分幅照片的定量分析,得到一次引爆型固相FAE的云雾爆轰半径,并将其与计算的云雾爆轰半径进行了对比,计算的云雾爆轰半径与试验值是一致的。研究结果表明,FAE燃料负氧越多,对应的云雾爆轰半径值越大;燃料爆炸下极限值越小,对应的云雾爆轰半径值越大,且固相FAE的爆轰半径不超过爆炸下极限条件爆轰半径。FAE中的高效燃料可以通过氧平衡以及爆炸下极限条件来选择,以此提高FAE的功率。     

燃料空气炸药（FAE）装置爆炸场的研究

燃料空气炸药（ＦＡＥ）装置在一次点火后,液体燃料在中心装药爆轰驱动下,抛撒在空气中形成燃料空气云,用高速摄影记录了该燃料空气云的形成过程。为达到所要求的气云形状,在对高速摄影照片充分分析折基础上,本文对ＦＡＥ装置的结构设计提出了改进意见。燃料空气云在二次点火后实现爆轰,本文测量了沿地面主力学线的压力时间曲线,用高精度、高分辨率的ＴＶＤ格式与瞬时爆轰模型时燃料空气云爆炸场进行了初步的数值模拟,得到了     

FAE爆炸波对地面目标作用的三维数值研究

利用二阶迎风TVD格式 ,对多组分全N S方程进行全耦合数值求解 ,研究了近地空中环氧丙烷 (C3H6 O)形成的圆柱形云雾爆炸波和地面作用问题 ,得到了对目标作用前、后冲击波的传播和波系结构的演化以及不同时刻爆源组分的分布。对目标表面计算单元的压力进行面积加权平均 ,得到目标各表面平均超压随时间变化的曲线。压力值的动画显示表明了目标表面所受载荷的大小和分布随时间变化的规律。修改初、边值条件 ,本文的方法和开发的软件可对任意形状云雾爆炸波与目标作用问题进行综合数值分析。     

典型金属粉末对FAE冲击波效应和热毁伤性能的影响

为了探究典型金属粉末对燃料空气炸药（fuel air explosive,FAE）冲击波效应和热毁伤性能的影响,采用20 L球形液体爆炸测试系统并结合比色测温方法,深入研究了不同金属粉种类和含量下环氧丙烷(epoxypropane,PO)的燃爆特性、火焰结构及温度分布特征。实验结果表明：纯环氧丙烷的最佳质量浓度为780 g/m³,最大爆燃超压∆p_max = 0.799 MPa,最大压力上升速率(dp/dt)_max = 52.438 MPa/s。添加Al粉、Ti粉和Mg粉的环氧丙烷最大燃爆超压、最大压力上升速率和最大火焰平均温度均随着金属粉末质量比（I）的增加而增大,而最大压力上升时间的变化趋势则与之相反;最大燃爆超压和最大火焰平均温度的变化规律一致,从大到小依次为：Al/PO、Mg/PO、Ti/PO,且当金属粉的质量比I = 40%时,3种固-液混合燃料的∆p_max值相较于纯环氧丙烷分别增加了12.00%、8.41%和11.54%;此外,最大压力上升速率和燃烧速率的变化规律一致,从大到小依次为：Mg/PO、Al/PO、Ti/PO,且当金属粉的质量比I = 40%时,3种固-液混合燃料的(dp/dt)_max值相较于纯环氧丙烷分别增加了41.91%、39.60%和45.29%。研究结果表明,不同高能金属粉末在改善环氧丙烷燃爆性能方面各有优势,在FAE的配方设计时,应根据毁伤性能指标合理选择金属粉末作为含能添加剂。

     

一次起爆FAE中心装药的实验研究

为了探讨不同组分的中心装药对不同FAE燃料可能的一次起爆情况,采用物理方法对中心装药的配方进行设计,并对不同的FAE燃料进行了一次起爆实验研究,结果表明含有诱发剂的中心装药可以实现FAE燃料的一次起爆。为了进一步弄清中心装药中诱发剂含量对FAE燃料一次起爆过程的影响,利用不同诱发剂含量的中心装药对自行研制的新型复合燃料进行了一次起爆实验研究,CCD像机现场拍摄记录及压力测试结果表明,中心装药中的诱发剂含量会直接影响FAE燃料抛撒、延迟点火时间、爆炸波超压大小以及爆炸作用效果,诱发剂含量存在一个最优值,中心装药中加入适量诱发剂会增强FAE的一次起爆效果。     

一次引爆的固态燃料空气炸药爆炸特性的研究

本文研究了一次引爆的固态燃料空气炸药的爆炸特性，实验给出了爆炸超压与燃料质量、距离的关系曲线，并与TNT进行了对比，同时根据爆炸相似率，得到了计算爆炸超压的拟合方程，其计算结果与实验值的相对误差绝对值小于10％。     

燃料-空气云雾爆轰的直接引爆实验研

在直径240mm的立式激波管中环氧丙烷(PO)、正己烷、癸烷分别与空气混合进行了直接起爆,测定了不同燃料、不同当量比的云雾直接引爆的临界起爆能。实验发现,当PO 空气混合物、正己烷 空气混合物及癸烷 空气混合物的当量比分别为1.05、1.12及1.15时,其临界起爆能均最小;三种混合物的可爆下限当量比分别为0.47(质量浓度4.23%)、0.75(质量浓度5.29%)及0.89(质量浓度5.8%)。实验表明,在本实验条件下,三种燃料与空气混合物的云雾都容易在较大当量比范围内引发爆轰并实现爆轰波稳定传播。     

Effect of velocity and pipeline configuration on dispersion in turbulent hydrocarbon-water flow using laser image processing

Drop size distribution and concentration profile data for hydrocarbon-water mixtures are obtained in a 8.2 cm dia pipe at a range of velocities for a straight horizontal pipe, horizontal and vertical flow after one bend and vertical flow after three bends. The laser image processing technique employed in this project is proven reliable.

The maximum drop size (d₉₉), is more dependent on the number of upstream interactive bends than on the velocity. The drop size distributions follow a Rosin-Rammler power law. The values of Rosin-Rammler exponents, based on this work, are on average 2.1 for all the configurations studied.

The concentration profiles as a function of velocity for straight horizontal flow are obtained and show the transition from stratified to adequately dispersed flow at about 2.3 m/s velocity. The concentration profiles for horizontal or vertical flow after one bend show dispersed flow in some cases; however, in other cases swirling makes representative sampling more difficult.

Vertical downflow after three interactive bends breaks the droplets to a finer size, and concentration profiles obtained in this location are more uniform than the other configurations studied. Representative sampling can be accomplished in this location even at 0.7–1.0 m/s velocity, in a 8.2 cm pipe.     

数字图像相关测试技术在霍普金森杆加载实验中的应用

本文利用三维数字图像相关(3D-DIC)测试技术,在Hopkinson bar加载条件下测试铝合金动态拉伸力学性能以及TC4合金Ⅱ型裂纹的起裂时间和冲击载荷下的失稳扩展速度。两台高速相机保证了被测物体的三维成像,校准板技术使得所测试的应变-时间历程定量化。利用数据处理软件能够得到关注区内每一点的位移-时间历程、应变-时间历程及主应变等。同时,针对TC4材料的动态断裂过程,三维数字图像相关技术能够实时地记录预制疲劳裂纹的张开、裂纹尖端起裂、裂纹分叉扩展、失稳传播等各个阶段,为动态断裂韧性的确定提供了有力工具。     

一次引爆云爆剂的爆炸特性——后燃反应对爆炸威力的影响

研究了一次引爆云爆剂(SEFAEsingle event fuel air explosive)的后燃反应(after-burning)及对其爆炸波威力的影响。通过高速摄像的记录对战斗部爆炸过程进行了分析,根据对SEFAE战斗部爆炸场参数的测试,以及爆炸威力的TNT当量计算,对战斗部壳体破裂后SEFAE所释放的能量进行了定量分析,并同试验结果进行了对比。发现强烈的后燃反应使SEFAE爆轰总能量和爆炸威力较普通炸药有很大的提高。并探讨了壳体破裂后SEFAE与空气中氧的作用机理,提出了提高云爆剂威力的途径。