粒状火药床燃烧转爆轰的研究

以多－４５火药为研究对象，采用离子探针测速和应变片测压的技术，对强约束（钢管）条件下火药颗粒床燃烧转爆轰全过程中的火焰烽和压缩波进行了测量。提出了粒状火药燃烧转爆轰的机理。还研究了不同实验条件下火药燃烧转爆轰的敏感性。     

颗粒状HMX、RDX的燃烧转爆轰实验研究

用盖帽探针和离子探针实验研究了颗粒状炸药的燃烧转爆轰（以下简称DDT）过程。测试得到了DDT过程的压缩波，燃烧波，冲击波等。研究表明炸药的DDT过程复杂，点火方式，DDT管材料，炸药中的杂质等对炸药的DDT有一定的影响。     

塑料导爆管在燃烧转爆轰过程中的火焰结构及爆轰波生成机理

本文系统地研究了塑料导爆管从点火起至稳定爆轰时各个阶段的管内的火焰结构及火焰传播速度,分析了爆轰波的生成过程。高速扫描摄影技术证实了塑料导爆管在电火花引爆下确实存在燃烧转爆轰(DDT)过程,并显示出火焰阵面及火焰内部结构的多种变化性。发现,在燃烧阶段有一个暗区存在于火焰之中,并且火焰只是集中在管中心。清楚地观察到管内有气、固二相流动。证实了铝粉的敏化作用。在实验基础上,本文提出了一个比较符合实际情况的DDT模型及爆轰波结构。     

大型水平爆轰管中悬浮铝粉爆炸过程的实验研究

铝粉的燃烧与爆轰性能是粉尘爆炸领域研究的热点.利用长29.6m,内径199mm,配有40套喷粉扬尘系统的水平爆轰管,在40J电火花点火条件下,实现了悬浮铝粉-空气混和物火焰加速、爆燃、爆轰及其转捩过程,测得了爆炸波传播过程中的压力信号,并且观察到了爆轰波的稳定传播现象.实验结果表明,当铝粉浓度为300 g/m3时,在距离点火端10.15m(长径比L/D=51)处发生了DDT,测得的爆轰波传播过程中管内的最大爆速为1840m/s,最大峰值超压为10.5MPa.铝粉尘爆炸波在爆轰管内的传播过程可分为爆燃段、爆燃转爆轰(DDT)、爆轰增强以及稳态爆轰四个阶段.     

含能材料密实床燃烧转爆轰的数值模拟

本文建立了含能材料密实床燃烧转爆轰的全粘性欧拉二维非定常两相反应流数学模型。将SIMPLE型的数值计算方法引入燃烧转爆轰的二维数值计算。对跨音速流动的处理和可压缩流体压力校正方程的建立提出了改进方法,并以无起爆药雷管作为算例。结果表明,本方法较好克服了二维两相流数值解的振荡现象。     

模型复合推进剂燃烧转爆轰研究

本文较详细地研究了模型推进剂(AP/wax,AP/A1/wax,AP/RDX/A1/wax)由燃烧转爆轰(DDT)的过程。分析了装药密度和铝粉含量对装药DDT的影响。结果表明:模型推进剂当其配比接近零氧平衡时较易产生DDT;含与不含铝粉的AP/粘合剂系复合推进剂药柱以及硝胺含量为20％的AP/硝胺炸药/A1粘合剂系复合推进剂药柱都不可能产生DDT。     

APS—RS型高速相机在气相爆轰实验中的应用研究

基于气相燃烧转爆轰机理研究,探索利用APX-RS型高速数字相机测量氢氧混合气体在电火花点火后的火焰和前驱冲击波的变化历程,获得火焰加速以及冲击波的产生与成长过程的高速摄影图像;计算了不同位置的前驱冲击波参数和气体状态参数;分析了燃烧转爆轰机制。结果表明：APX—RS型高速相机可以成功地拍摄气相燃烧转爆轰过程,并获得氢氧混合气体燃烧转爆轰为局部爆炸机制。     

多孔颗粒火药床燃烧转爆轰的敏感性研究

本文以不同粒度硝胺火药RDU-4,硝胺火药RPB,3/1-S为研究对象,探讨了多孔颗粒火药床燃烧转爆轰的敏感性。研究结果表明,火药颗粒尺寸越小,硝胺火药燃烧转爆轰越易实现:硝基胍组分具有抑制燃烧转冲击的作用,就同一装填条件下燃烧转冲击的难易而言,以RPB最易,3/1-S次之,RDU-4最难     

活塞驱动下颗粒状HMX床的燃烧转爆轰DDT）实验研究

采用盖帽探针、离子探针实验,研究了活塞驱动点燃时ＤＤＴ管中颗粒状ＨＭＸ床的燃烧转爆轰现象。从研究的结果得出,活塞驱动时产生的压缩波引起颗粒状炸药床的 燃烧,燃烧波引起炸药起爆。     

汽油点火后DDT过程中自由基辐射特性的研究

利用激波管技术以及光辐射特性测量技术成功地研究了汽油燃烧转变为爆轰过程（DDT）中光辐射特性。沿着波阵面传播方向测量和垂直于波阵面传播方向的测量结果说明,这两种方法都能较好地研究汽油的DDT过程,平行于波阵面传播方向进行测量能在同一发实验中研究DDT全过程中的辐射特性的变化过程。研究发现,在DDT过程中快接近爆轰出现时,C2基从出现到最大值所需的感应时间c2大于CH基从出现到最大值所需的感应时间CM。在CH基明显增长时刻出现爆轰,此结果和传感器测量结果以及烟膜技术确定的爆轰波阵面胞格结构出现的位量完全相符。研究表明,C2基和CH基辐射感应时间都随着激励压力的增加而迅速减小。在激励压力比较低时,CH基出现的时间TCM大于C2基出现的时间TC2,在激励压力大于2.7MPa后,CH基和C2基出现的时间就比较接近。     

推进剂的撞击损伤状态对其燃烧转爆轰的影响

设计加工了燃烧转爆轰的实验装置,并建立了相应的测试系统,旨在研究NEPP推进剂颗粒装药的燃烧转爆轰形成机理。并以大型落锤为加载手段,撞击NEPP推进剂试样,经实验发现,损伤明显地促进了颗粒装药燃烧向爆轰的转变,增加了该推进剂使用的危险性。     

含RDX四组元HTPB固体推进剂的冲击起爆特性研究

为了研究含RDX四组元HTPB固体推进剂的冲击起爆行为和在低温条件下的适应性,在常温和低温条件下,对该固体推进剂进行了冲击加载拉氏分析实验。采用锰铜压力计测量了推进剂中不同位置处的压力变化历程,采用电离探针测量了固体推进剂的爆速。分析了固体推进剂的爆轰成长规律,获得了推进剂的临界起爆压力、爆速、爆压和爆轰成长距离等爆轰特征参量。通过对比不同条件下的特征参量发现,低温对固体推进剂的冲击起爆特性影响较小。此外,还对固体推进剂的冲击起爆过程进行了数值模拟,标定了固体推进剂点火增长模型的反应速率方程参数和推进剂的未反应JWL状态方程参数。     

低冲击下固体推进剂延迟起爆现象

为了研究固体推进剂在低强度冲击作用下的延迟爆轰现象（XDT）,设计了2次冲击波加载的双隔板实验。用X光摄像技术观测了推进剂在低强度冲击作用下的延迟起爆现象。建立了推进剂双隔板实验计算模型,运用非线性动力学有限元方法对推进剂的双隔板实验进行了数值模拟,得到推进剂在2次独立冲击波加载作用下的压力历史,分析了推进剂发生延迟爆轰的受力过程。结果表明,在强度较低的冲击波作用下,该推进剂会发生XDT现象,对推进剂重复冲击加载作用和推进剂在加载作用下的敏化程度是控制XDT现象发生的主要因素。     

Combined effects of vortex flow and the Shchelkin spiral dimensions on characteristics of deflagration-to-detonation transition

The objective of this investigation was to achieve the shortest possible distance for the deflagration-to-detonation transition (DDT) for a pulse detonation engine without losing the engine’s simplicity. The effects of rapid flame propagation, rotating velocity, and Shchelkin spiral dimensions in the vortex flow (VF) on DDT characteristics were examined. A VF field was established in the ignition and transition domains of a detonation tube using a VF-type injector. The flame propagation in the ignition domain was observed by a high-speed video camera and the detonation propagation process was observed by measuring the pressure and ionization current in the detonation tube. The DDT distance in the VF could be shortened by 50–57 % of that in the counterflow by optimizing the VF and the Shchelkin spiral dimensions. The shortening effect became remarkable as the rotating velocity increased. The governing factors for this effect are considered to be the formation of an area of higher energy density in the ignition domain of the tube, as well as flame acceleration due to rapid flame propagation in the VF and turbulence promotion near the tube wall by the rotating velocity and the Shchelkin spiral in the transition domain of the tube. However, the combined effects of VF and the Shchelkin spiral on the shortening of the DDT distance were deteriorated in very strong turbulence. It is necessary to optimize the rotating velocity and dimensions of the Shchelkin spiral to achieve the shortest possible distance of DDT in the VF.     

CH4-O2 混合气中爆燃爆震转捩的数值模拟

运用化学流体力学基本理论和两步燃烧反应模型原理，建立了一维封闭体系可燃气爆燃爆震转变现象的数学模型，利用拉格朗日质量坐标变换下的Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆ和Ｍｅｃｏｒｍｉｃ气动差分与Ａｄａｍｓ化学差分格式，求解基本方程，成功地完成了过程的数值模拟，清楚地说明了可燃气中ＤＤＴ现象由压缩波到激波达到稳态爆震的发生机制和火焰带引生爆震波的过程行为。     

Studies of DDT enhancement approaches for kerosene-fueled small-scale pulse detonation engines applications

Two-phase small-scale pulse detonation engine (SPDE) offers a competitive alternative for small-scale propulsion systems from a high cycle efficiency and structural simplicity standpoint. SPDE models are designed with the aero-valve, and three different cases of obstacle combinations are used as deflagration-to-detonation transition (DDT) devices. The inner diameters of detonation tubes are 29?mm, and the lengths of three SPDEs are 995, 1,100, and 1,175?mm. Using kerosene-air as the fuel-oxidizer, a series of high-frequency detonation tests is conducted to seek efficient DDT enhancement approaches that reduce DDT distance and time and increase the frequency of kerosene-fueled SPDE. The results show that the fully developed detonation wave can be achieved at a distance of 3.4 times the minimum characteristic distance for gaseous detonation formation from the igniter and that the SPDE can steadily operate at a maximal frequency of 62.5?Hz. By adopting these DDT enhancement approaches, the detonability of kerosene is significantly improved. In addition, experiments are performed to study the effects of firing frequencies on detonation transitions. The results clearly indicate that the values of detonation wave pressures and velocities, the degree of overdriven wave, the ignition delay times, and detonation initiation times vary with frequencies. In terms of the performance, the optimal frequencies of three SPDE models are 20, 42.5, and 50?Hz, respectively.     

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。