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 .     

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。     

强爆轰参数的理论估算

用两相的排平物态方程对硝基甲烷的强爆轰参数进行了理论估算 ,理论值与拟稳态强爆轰的实验值(爆速、爆压和爆温 )符合得很好 .这既检验了这种理论估算方法 ,也再次检验了爆轰的ZND理论和两相的排平物态方程 ,也是对实验方法的一种支持 .常k形物态方程的强爆轰参数理论估算方法也得到了有条件的肯定     

爆轰法制备纳米MnFe2O4粉体的实验研究

 采用硝酸铁、硝酸锰作为主要氧化剂，油相作为可燃剂研制成两种不同氧平衡的乳化炸药，均成功地爆轰合成了纳米MnFe₂O₄粉体。用XRD表征粉末的物相结构，并比较了此两种不同氧平衡炸药所得产物成分的区别。根据DSC和XRD结果，分别在200 ℃（1 h）、260 ℃（1 h）、280 ℃（1 h）、360 ℃（40 min）和500 ℃（1 h）下对产物进行热处理，在280 ℃时得到了纯净的纳米MnFe₂O₄颗粒，并用TEM对其形貌进行了观察。实验结果表明，负氧平衡炸药的爆轰产物成分比零氧平衡炸药的爆轰产物相对纯净，280 ℃是一个合适的热处理温度。爆轰法具有合成方便快捷、后期热处理简单的优点。     

凝聚炸药中超压爆轰的实验研究

 采用飞片碰撞技术，在TNT/RDX（40/60）炸药中获得了2.5倍于正常爆轰的最大超压值，得到了超压爆轰下爆轰产物物态方程p=Aρ^{k+A₁(p-p_J)}（p－爆压，单位GPa，ρ－密度，单位kg/m³，A=ρ_J/ρ^k_J，p_J=27.06 GPa，ρ_J=2.3×10³ kg/m³，k=2.77，A₁=2.7×10^-3 GPa^-1，下表J代表正常爆轰状态）。该方程还可以较好地描述超压爆轰产物的二次冲击状态。     

基于统计物理的爆轰产物物态方程研究

用van der Waals等效单组分流体模型和Ross硬球微扰理论软球修正模型，计算爆轰气相产物的状态方程；用石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相４种相态描述凝聚成分，由Gibbs自由能最小确定不同状态下的凝聚产物相态.对爆轰产物混合系统采用Gibbs自由能最小原理，通过化学平衡方程组求解炸药爆轰产物系统的平衡组分，计算结果与Becker-Kistiakowsky-Wilson (BKW)和Lennard-Jones-Devonshire结果相近.使用该理论对炸药的爆轰参数做了预言，与BKW，Jo 关键词： 爆轰产物 物态方程 化学平衡方程组     

新型爆轰产物物态方程

 从位力（Virial）理论和相似假设出发，建立了爆轰产物物态方程，命名为VLW物态方程。本物态方程既适用于高压下炸药爆轰性能的计算，也适用于较高压强与中等压强状态下火炮发射药与火箭推进剂燃烧性能的计算。     

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。     

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。     

爆轰法制备纳米TiO2及其参数控制

 采用偏钛酸与炸药混合进行爆轰合成，制备出晶粒尺寸在10 nm到60 nm之间的纳米TiO₂粉末。结合XRD、TEM、BET等表征手段，研究了纳米TiO₂的制备参数与其晶粒尺寸和晶相结构之间的关系。发现当炸药含量增加时，产物晶粒尺寸增大，同时晶相结构随炸药量的增加逐渐由低温的锐钛矿型和板钛矿型向高温的金红石型转变，爆轰温度在这种转变过程中起着极为重要的作用。     

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。     

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.     

一种计算固体冷能、冷压和结合能的新方法

 给出了利用Hugoniot参数计算材料冷能、冷压和结合能的一种新方法，对52种纯元素单质固体材料的计算表明，该方法的计算误差较小，对计算碱金属等外层电子数较少的材料效果尤佳。利用文中给出的冷能、冷压公式，计算出的铝、铜、银和锌等材料的冲击绝热线与实验数据符合得非常好。     

A physically-based Mie–Grüneisen equation of state to determine hot spot temperature distributions

A physically-based form of the Mie–Grüneisen equation of state (EOS) is derived for calculating 1d planar shock temperatures, as well as hot spot temperature distributions from heterogeneous impact simulations. This form utilises a multi-term Einstein oscillator model for specific heat, and is completely algebraic in terms of temperature, volume, an integrating factor, and the cold curve energy. Moreover, any empirical relation for the reference pressure and energy may be substituted into the equations via the use of a generalised reference function. The complete EOS is then applied to calculations of the Hugoniot temperature and simulation of hydrodynamic pore collapse using data for the secondary explosive, hexanitrostilbene (HNS). From these results, it is shown that the choice of EOS is even more significant for determining hot spot temperature distributions than planar shock states. The complete EOS is also compared to an alternative derivation assuming that specific heat is a function of temperature alone, i.e. c_v(T). Temperature discrepancies on the order of 100–600 K were observed corresponding to the shock pressures required to initiate HNS (near 10 GPa). Overall, the results of this work will improve confidence in temperature predictions. By adopting this EOS, future work may be able to assign physical meaning to other thermally sensitive constitutive model parameters necessary to predict the shock initiation and detonation of heterogeneous explosives.     

拐角空间中悬浮铝粉尘爆轰后效的三维数值模拟

建立三维的铝粉-空气两相爆轰计算模型,采用时-空守恒元解元（CE/SE）方法求解,并开发了悬浮铝粉尘爆轰的三维数值模拟程序.基于消息传递接口（MPI）技术实现了程序的并行化设计.通过对激波管问题以及爆轰管中铝粉-空气两相爆轰实验的模拟验证程序的可靠性.对拐角空间中左侧浓度为368 g·m^-3的铝粉-空气混合物两相爆轰及其在拐角空间右侧和下方空气域内形成的冲击波和温压效应开展数值模拟,获得复杂空间内爆轰波或冲击波的传播、反射以及绕射过程.结果表明：两相爆轰在离铝粉尘区域2 m远的空气域内产生的后效冲击波能达到2.66 MPa的固壁反射压力,火球燃烧范围会超出初始铝粉尘区域约0.8 m,并且造成初始铝粉尘区域附近1.5 m范围内空气的温度高达1 600 K.模拟程序可用于铝粉尘爆轰的后效研究,对工业安全及其防护具有指导意义.     

炸药爆轰产物Jones-Wilkins-Lee状态方程不确定参数

Jones-Wilkins-Lee (JWL)状态方程是一种不显含化学反应、由实验方法确定参数的半经验状态方程, 能比较精确地描述爆轰产物的膨胀驱动做功过程. 在JWL状态方程中有多个未知(不确定)参数需要确定. 传统的确定JWL状态方程参数的方法是“调参数”, 人为因素影响较大, 无法给出参数的不确定性信息. 本文利用贝叶斯分析方法研究了炸药的不确定参数, 该方法能够基于以往的认识、实验和模拟数据标定(calibration)不确定参数. 在本文结果中, 不确定参数的后验分布均值与文献结果相符合, 基于参数标定结果的数值模拟90%置信区间完全包含实验数据. 数值标定结果说明贝叶斯参数标定适用于确定样品炸药的JWL状态方程参数. 特别是, 在本文JWL状态方程参数标定过程中极大地减少了人为因素的影响.     

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。     

Equation of state for solids considering cohesive energy and anharmonic effect and its application to MgO

A simple equation of state(EOS) in wide ranges of pressure and temperature is constructed within the MieGrneisen-Debye framework.Instead of the popular Birch-Murnaghan and Vinet EOS,we employ a five-parameter cold energy expression to represent the static EOS term,which can correctly produce cohesive energy without any spurious oscillations in the extreme compression and expansion regions.We developed a Pad’e approximation-based analytic Debye quasiharmonic model with high accuracy which improves the performance of EOS in the low temperature region.The anharmonic effect is taken into account by using a semi-empirical approach.Its reasonability is verified by the fact that the total thermal pressure tends to the lowest-order anharmonic expansion in the literature at low temperature,and tends to ideal-gas limitation at high temperature,which is physically correct.Besides,based on this approach,the anharmonic thermal pressure can be expressed in the Gru¨neisen form,which is convenient for applications.The proposed EOS is used to study the thermodynamic properties of MgO including static and shock compression conditions,and the results are very satisfactory as compared with the experimental data.