爆轰产物的冷比内能与冷压的函数表达式

 猛炸药爆轰产物的状态可以用两相的强排斥-平动物态方程（简称为两相的排平物态方程）很好地描述。以爆轰产物分两段的等熵曲线为参考曲线的两相的排平（k, γ）物态方程,已经用于爆轰参数和强爆轰参数的理论估算,所得理论值与实验值符合得很好。为了更方便地估算爆温,有必要给出描述分子间相互作用的比内能项与压力项（分别简称为冷比内能与冷压）。参照描述分子间相互作用的Morse势和Mie势的排斥项,给出了带待定参数A、m、n和l的冷比能项和冷压项,这样的物态方程被称为两相的排平（A, m, n, l）物态方程。用TNT的{D, ρ₀}实验数据组,确定了两相的排平（A, m, n, l）物态方程的参数n=1和l=1/3,因此,可将其简称为两相的排平（A, m）物态方程。它适用于所有的猛炸药的爆轰产物。用硝基甲烷的强爆轰参数{p, D, T}实验数据组对其所做的检验表明,两相的排平（A, m）物态方程是恰当的爆轰产物物态方程。     

用TNT的{D,ρ0}实验数据对爆轰的ZND理论的检验

爆轰产物中或多或少含有固态碳 ,一相的排平物态方程被推广为两相的之后 ,以某种炸药的一条已知等熵线为参考曲线 ,就可以用来估算其各种初始装药密度下的爆轰参数 .用产物中含碳量较多的TNT的 {D ,ρ0 }实验数据与理论估算值相比较 ,可以对爆轰的ZND理论的假设进行检验 .检验的结果再一次表明 ,爆轰的ZND理论的假设是成立的 ,并且排平物态方程是恰当的爆轰产物的物态方程 .     

乙炔-氧气混合气体强爆轰参数的理论估算与实验研究

 针对非定常的气相强爆轰过程,建立了气相爆轰的理论计算模型,结合C-J理论和多方气体物态方程,对乙炔-氧气混合气体的强爆轰参数进行了理论估算,并在激波管中开展了化学计量比的乙炔-氧气混合气体的强爆轰实验。对比研究表明：爆速的理论估算值与实验值符合较好,证实了采用C-J理论估算气相强爆轰参数的可行性,计算数据具有一定的参考价值。     

均匀炸药冲击起爆和起爆后的行为

 介绍并分析了Campbell等人研究均匀炸药冲击起爆和起爆后行为所获得的实验结果,但不涉及其冲击起爆条件。Campbell等人的实验表明,足够强的冲击波进入硝基甲烷后,经过若干微秒的感应时间,爆轰发生在隔板与炸药间的界面处。这就是说,在均匀炸药中,足够强的冲击虽非瞬时但直接（指不经过其它过程,如爆燃）引发了爆轰。重新处理后的实验数据表明：硝基甲烷起爆后,爆轰波的净爆速小于正常爆速;当进入硝基甲烷的初始冲击波的有效压力p_eff由8.82 GPa升至12.14 GPa时,感应时间t_ind的实验值由3.06 μs降至0.705 μs。以两相的排平（A,m）物态方程描述爆轰产物,较为严格地重新推导了基于热起爆理论的估算感应时间t_ind的公式。在上述p_eff的变化范围内,t_ind的理论值则由248 μs降至0.99 μs,明显地高于实验值。这表明,热起爆理论不适于描述硝基甲烷的冲击起爆行为。从本质上讲,热起爆理论对均匀炸药的冲击起爆行为的描述,不符合物质运动的微观图像,因此,它不适于描述均匀炸药的上述行为。     

爆轰产物物态方程（Ⅱ）——爆轰的ZND理论不成立吗?（上）

 爆轰的ZND理论,作为一个理论是需要经过严格检验之后才能承认其成立的。美国科学家做了这样的检验,但由于缺乏对爆轰产物物态方程的了解,没有能得出肯定的检验结论。用分子间有强排斥作用与分子作完全自由平动的液态物态方程（R-T物态方程）所做的检验表明爆轰的ZND理论是成立的。     

RDX炸药爆轰产物物态方程

采用基于统计物理的爆轰产物物态方程模型,研究了不同初始密度下RDX炸药爆轰产物性质,发现炸药初始密度小于1.20g/cm3时,炸药爆轰后只有气相产物生成,随着炸药初始密度进一步增大,爆轰后有固相碳析出。炸药初始密度小于1.60g/cm3时,各气相产物按均匀混合处理,计算的爆速、爆压和实验值符合较好。随着炸药初始密度进一步增大,计算的爆速、爆压与实验值出现较大的偏差,经分析发现此处可能出现了超临界流体相分离现象,在物态方程模型中考虑了这种效应后,得到较好的结果。     

爆轰产物物态方程(Ⅱ)--爆轰的ZND理论不成立吗?(下)

用Jones公式检验爆轰的ZND理论是另一种检验方法.这种检验方法不需要知道爆轰产物物态方程的形式,只需知道其存在即可.百密一疏,美国科学家用这种方法检验得出的结论是ZND理论不成立.更稹密地运用这种方法得出的检验结论是爆轰的ZND理论成立.     

HMX炸药爆轰产物物态方程研究

采用自主研制的考虑产物组分间化学反应的类CHEQ程序研究HMX炸药爆轰产物物态方程,给出初始密度为1.90 g·cm^-3的HMX炸药CJ点的爆速和爆压,计算值与实验值符合较好;计算CJ点的爆轰产物组成,并与BKW和LJD的计算结果进行比较分析;同时给出过CJ点的等熵膨胀线上压强、 γ和产物组分随比体积的变化规律,加深对爆轰产物作功能力的认识.     

多元混合炸药爆轰驱动圆筒膨胀规律的理论确定方法

为快速预估任意配比的多元混合炸药爆轰产物的JWL(Jones-Wilkins-Lee)参数,提出了快速确定多元混合炸药爆轰驱动圆筒膨胀规律的理论方法,即在给定各组分爆轰产物JWL参数的前提下,根据能量守恒定律,采用Gurney模型,确定圆筒试验中多元混合炸药爆轰驱动圆筒膨胀距离随时间变化的曲线。同时,利用能量守恒原理以及经典爆轰理论中通过常γ状态方程得到的爆速、爆压和爆热之间的关系式,提出了确定多元混合炸药爆速和爆压的方法。采用该理论方法,分别计算了多元混合炸药PBXC03和PBXC10爆轰驱动圆筒膨胀规律及爆速和爆压,计算结果与前人的实验结果符合较好,验证了该理论方法的可行性和有效性。     

爆轰产物物态方程（II）—爆轰的ZND理论不成立吗？（下）

用Ｊｏｎｅｓ公式检验爆轰的ＺＮＤ理论是另一种检验方法。这种检验方法不需要知道爆轰产物物态方程的形式,只需知道其存在即可,百密一疏,美国科学家用这种方法检验得出的结论是ＺＮＤ理论不成立。更稹密地运用这种方法得出的检验结论是爆轰的ＺＮＤ理论成立。     

An equation of state for the detonation product of copper oxide/aluminum nanothermite composites

An equation of state (EOS) for the detonation product of the copper oxide/aluminum (CuO/Al) nanothermite composites is developed based on the Chapman–Jouguet (CJ) theory and the nanothermite detonation experiment. The EOS is implemented into a coupled computational fluid dynamics and computational solid dynamics code through the material point method for the model-based simulations of the detonation response of the CuO/Al nanothermite material placed in a small well. The simulations demonstrate the validity of the formulated EOS to catch the essential feature of the detonation response of the CuO/Al nanothermite. The EOS parameters are determined by comparing simulated and experimentally measured pressure–time histories.     

Detonation performance of the CL-20-based explosive LX-19

The generation of constitutive detonation performance model components for high explosives (HEs) invariably involves reference to experiment, as reliable first-principles determinations of these models are beyond our current capability. Whatever its form or complexity, the detonation performance model must be able to accurately capture the detonation wave timing and the energy release that it triggers upon arrival. Specifically, the HE products equation-of-state (EOS), which largely determines the detonating HE’s ability to do useful work on its surroundings, is typically inferred from cylinder expansion tests where metal-confined HE cylinders are detonated and the ensuing outer confiner wall-expansion trajectory is recorded. Expensive, iterative comparisons to multimaterial hydrodynamic (or “hydrocode”) simulations of these experiments are then used to constrain the parameters of the chosen EOS form. Here, we report on new detonation performance experiments produced for the highly-ideal, plastic-bonded explosive and CL-20-based LX-19 which are used to produce a new sub-scale detonation performance model for the explosive. This includes new products EOS and a new Detonation Shock Dynamics front propagation law. We also confirm the capability of two new, non-hydrocode-based products EOS generation techniques to accelerate the HE model parameterization process. This latter development is particularly significant for detonation performance modeling of new HE formulations.     

论VLW状态方程

 论述了VLW状态方程中爆轰产物分子势参数的确定；根据不同类型炸药爆轰性能参数计算结果对炸药爆轰产物碳在CJ态的相进行了分析讨论，认为不同的炸药，产物碳有石墨和金刚石两种相存在；将VLW状态方程和BKW状态方程进行了比较分析，指出了BKW状态方程与VLW状态方程的区别及其产生的原因，并给出了VLW状态方程计算含能材料（包括高能炸药、燃料空气炸药、民用炸药）的爆轰性能参数计算结果。结果表明，计算值与实验值符合较好。     

爆轰产物物态方程及CHBr3相变的理论研究

 由吉布斯自由能最小计算处于化学平衡状态的气体和固体混合系统的平衡组分。以BKW和VLW作为爆轰产物的物态方程对几种炸药爆轰参数作了预言，计算结果与实验值吻合得非常好。另外，还对CHBr₃的冲击压缩分解作了化学平衡计算，给出了冲击压缩曲线，对文献[6]中提出的CHBr₃在55~60 GPa存在相变的看法提出了质疑。     

Convective burning and detonability of aluminum-rich ammonium perchlorate-aluminum-nitromethane mixtures: 1. Experiment

The initiation and propagation of low-velocity detonation in ammonium perchlorate (AP)-aluminum-nitromethane (NM) mixtures with Al: AP ratios of 1: 1 to 2.5: 1 and porosities from 40 (10 wt % HM) to 0% (40 wt % NM) in strong steel shells (in the air) and plastic shells submerged in water are experimentally studied. The optimum contents of the components that provide reliable initiation of steady detonation (at velocities from 2 to 5 km/s) by weak explosive sources in mixtures with an Al: AP ratio of 1: 1 and above are determined. The selected mixtures reproducibly detonate in plastic shells surrounded by a 30-cm-thick layer of water at velocities somewhat lower than in strong steel shells in the air.     

基于Mie-Grüneisen状态方程的爆轰波运动数值模拟

依据C-J（Chapman-Jouguet）理论,对爆轰问题中的气态爆轰产物和未反应炸药分别考虑不同的参考状态,并根据参考状态选用特定的Mie-Grüneisen状态方程。忽略化学反应过程,爆轰产物厚度为零的前导激波面以界面的形式存在。数值模拟中,爆轰波的演化分为波面传播以及与未反应介质相互作用两个部分。传播过程中,爆轰波的传播速度即恒定的爆速,爆轰产物在传播过程中瞬间形成,而相互作用过程则是通过Mie-Grüneisen多介质混合模型来计算爆轰波的持续冲击作用。借助于Mie-Grüneisen状态方程以及Mie-Grüneisen多介质混合模型,可以很好地模拟爆轰波的运动过程。对比理论参数及文献的计算结果发现,模拟结果具备较好的准确度。     

Determination of detonation parameters of liquid high explosives

An experimental study of the detonation parameters and structure of the reaction zone for liquid high explosives (HEs), such as bis(2-fluoro-2,2-dinitroethyl)formal (FEFO), tetranitromethane (TNM), and nitromethane (NM) is performed. For each of these HEs, the time corresponding to the position of the Chapman-Jouguet point is determined: for FEFO, from experiments conducted at different charge diameters (≈300 ns); for TNM, at a fixed diameter but at different lengths (≈200 ns); and for NM, at the same diameter and length of the shell, but with detonation being initiated by different HE charge (≈50 ns). The particle velocity and pressure at the Chapman-Jouguet point for these explosives were measured. For TNM and NM, the dependence of the detonation velocity on the charge diameter was obtained