多孔火药填充床中燃烧转爆轰(DDT)的模拟与分析

随着火炮装药装填密度的提高和火箭推进剂中硝胺组份的增加,它们的总体性能虽有改善,但同时使燃烧转爆轰的感度也加大。在一定条件下,粒状高能固体火药填充床中,将出现DDT现象。本文着重研究燃烧转爆轰前的过程。描述DDT过程的两相反应流体动力学模型用MacCormack有限差分格式求解,得到的转爆距离和爆轰速度与试验观察结果符合得很好。计算表明,粒状药床中的两种转变机制似乎是可以相互转化的。     

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     

凝聚炸药非理想爆轰的数值模拟

本文对凝聚炸药非理想爆轰的数值模拟进行了系统介绍。对敏感、钝感炸药的理想与非理想爆轰的数值模拟方法、宏观反应速率方法及近年发展起来的ＤＳＤ（ＤｅｔｏｎａｔｉｏｎＳｈｏｃｋＤｙｎｔｉｍｉｃｓ）方法和波阵面追踪法,以及对这些方法的适应能力、存在的主要问题进行了分析与讨论。      

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。     

玉米粉－氧气混合物中爆轰波的数值模拟

建立了描述可燃粉全－氧气混合物爆轰波的一维两相反应流模型，用ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ有限差分格式求解了控制方程，成功地模拟了玉米粉－氧气混合物在氢－氧爆轰驱动下爆轰波的传播过程，其数值结果在接近稳态爆轰区时与实验规律有良好的一致性。     

极端条件下含能材料的计算机模拟

综述了含能材料的计算机模拟方法、各种方法的优缺点、近期含能材料的研究进展以及我们最近的工作总结。内容涵盖了分子、晶体等方面的模拟进展。模拟手段包括静态的量子化学计算、分子动力学模拟以及经验和半经验的方法。这些内容和结果可以为目前和以后的研究提供有益的参考。     

钝感炸药爆轰性能的数值模拟

采用唯象反应率及相应状态方程对敏感与钝感两类炸药进行了数值模拟研究。结果表明:应用一般流体力学方程组的差分计算与反应率对释能过程的模拟，虽不能模拟爆轰波的精细结构及由此而引起的非理想效应，但仍能反映钝感炸药的部分性能。对数值模拟中的一些限制与条件，也进行了探讨。     

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。     

爆轰波管中铝粉尘爆轰的数值模拟

用两相流模型对爆轰波管中的铝粉尘的爆轰波进行了研究。模型考虑了气体和颗粒两相间速度和温度的不同及由于管壁引起的对流热传导和粘性引起的耗散,考虑了由于铝颗粒表面粗糙使得表面积增加的因素。铝颗粒的点火判据使用了新的判据,即铝颗粒在激波后的气流中温度达到铝的熔点且铝全部熔化即被点火。数值模拟了内径为15.2cm的爆轰波管中铝粉尘中爆轰波的传播和发展,得到了爆轰波速度及铝颗粒点火距离,还得到了爆轰流场中物理量的分布。从前导激波面到CJ面处,两相间的速度和温度有明显的差别。还考虑了粒子由于粗糙引起的表面积增加对爆轰波的影响,这个因素对铝颗粒的点火距离的影响较大,对这里计算的铝粉尘爆轰波的速度基本没有影响。结果表明,两相流模型可以较好地描述铝粉尘的爆轰过程,得到具有很粗糙表面、平均粒子直径为3.4m的铝粉尘浓度为304g/m3时爆轰波的速度为1.63km/s,点火距离为3mm,与实验值符合较好。     

PETN、RDX和HMX炸药爆轰参数的数值模拟

用吉布斯自由能最小原理,通过解化学平衡方程组,求解PETN、RDX和HMX炸药爆轰产物系统的平衡组分,计算结果与用BKW和LJD方法计算的结果相近。用自编的程序从碳的石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相态中确定出炸药爆轰产物中游离碳更可能存在的相态,并用此相态计算碳的吉布斯自由能。以WCA状态方程作为爆轰气相产物的物态方程,对PETN、RDX和HMX炸药爆轰参数作了预言,爆轰CJ点的爆速、爆压和爆温的计算结果与实验值吻合得很好。     

简单剪切流动中转捩的低维模式与数值模拟

回顾了过去10年在壁湍流和自 由剪切流转捩问题的数值研究中取得的重要进展, 介绍了数值方法和模式研究方面 的进展, 以及由此带来的关于转捩理论认识上的进展. 对于壁面流动, 文中主要介 绍了渐进稳定流动中``跨越(bypass)转捩'研究中的各种观点. 本文也简要介绍了 对感受性和转捩控制方面的研究.     

空间发展圆管转捩的直接数值模拟

利用直接数值模拟研究圆管流动中由局部壁面引入的周期性吹吸(PSB)扰动沿流向的空间发展,流动的雷诺数Re选定为3000.在临界幅值的PSB扰动下,在较短的圆管内,圆管中的扰动沿流向快速增长,在足够长的圆管内,扰动沿流向持续增长发生转捩,流动发展到湍流阶段.     

水平井砾石充填数值模拟研究进展

综述了水平井数值模拟研究的最新进展,内容包括：水平井砾石充填机理及技术难题、充填过程中平衡砂床高度、临界流速的计算模型,描述了筛管/井筒环空砂浆流动、冲管/筛管环空纯携砂液流动以及它们之间流体的交换和向地层的滤失过程. 重点介绍了$\alpha$波充填过程中流动数学模型的研究现状及影响水平井砾石充填的各个因素和存在的问题.     

节水水嘴起泡器气液两相流数值模拟

为了研究节水水嘴起泡器内部两相流的流动规律,采用Fluent软件对其内部流场进行数值模拟.根据起泡器内部流场的流动特性,采用欧拉两相流模型以及RNG(re—normalization group)κ-ε湍流模型,分析起泡器出口截面气液两相体积分数和速度的分布特点.结果表明:增大入口水流速度可以加快分散出口截面气液两相的分布,缩短流体流动的稳定时间;整流网具有分散流体,降低流速的作用;错开整流网相邻层之间的网格可以改善出口截面的液相分布;本模型中整流网采用三层网格达到较好的出水效果.     

A DIRECT NUMERICAL SIMULATION OF CHANNEL FLOW TRANSITION UNDER AN EXTERNAL BODY FORCE

This research seeks to increase our understanding on the laminar-turbulent transition under an external body force. Direct numerical simulation by the spectral method with a weak formulation is used to solve the transient 3-D Navier-Stokes equations. Initial disturbances consist of the finite-amplitude 2-D Tollmien-Schlichting wave and two 3-D oblique waves. Competitions among different modes were computed during transition for different Richardson numbers.

It is found that the body force can modify the transition mechanism of flows between two vertical plates. The body force was found to hasten the formation of three-dimensional flow. A non-laminar flow induced by the body force may present when the background flow is still laminar.     

内燃机气缸内湍流流动的数值模拟

本文基于快速压缩假设,对不可压流的标准κ-ε的双方程湍流模型进行了压缩性修正。8方程增添了两项,其系数C_3,C_4的取值根据压缩方式的空间维数确定。同时引入Richardcon来修正系数C_2,以考虑旋流影响。将此模型应用于内燃机气缸内压缩过程。计算结果表明,本模型能预测湍流参数,特别是湍流尺度的变化规律并与实验基本吻合。     

NUMERICAL SIMULATION OF PARTICLE MOTION IN TURBO CLASSIFIER

Research on the flow field inside a turbo classifier is complicated though important. According to the stochastic trajectory model of particles in gas-solid two-phase flow, and adopting the PHOENICS code, numerical simulation is carried out on the flow field, including particle trajectory, in the inner cavity of a turbo classifier, using both straight and backward crooked elbow blades. Computation results show that when the backward crooked elbow blades are used, the mixed stream that passes through the two blades produces a vortex in the positive direction which counteracts the attached vortex in the opposite direction due to the high-speed turbo rotation, making the flow steadier, thus improving both the grade efficiency and precision of the turbo classifier. This research provides positive theoretical evidences for designing sub-micron particle classifiers with high efficiency and accuracy.     

幂率流体圆管非定常流动的数值分析

本文讨论水平圆管中幂率流体的起动问题。用显式和隐式两种格式,我们得到了问题的数值解并从而得到流动建立时间的近似公式。     

火炮制退机流场的数值模拟

利用Rodi ASM模型和SIMPLER计算程式对接近于实际结构的制退机流场做了数值模拟,获得了制退机湍流流场的结构,并对数值模拟结果进行了分析,数值模拟结果揭示了制退机流场中存在流动截面收缩现象。