凝聚相爆轰的几个问题

各种爆炸物的爆轰过程,早在十九世纪末、二十世纪初,已开始研究。首先是气相爆轰,在实验的基础上,陆续提出了相应的理论。凝聚相爆轰的研究,在第二次世界大战期间和以后,有了很大的发展。1960年前凝聚相爆轰的有关问题已有综述。从60年代以来,在凝聚相爆轰的研究方面有较大的进展。许多问题原先在实验上和理论上并未很好研究的,在这段时期取得不少成果,发表了大量的论文、报告,并且先后出版了一些讨论凝聚相爆轰的专著,以及专门学术会议的报告集。凝聚相爆轰这一学科范围包括稳态和非稳态爆轰过程,爆轰参数的理论计算和实验测     

凝聚炸药爆轰研究中的光电测试技术进展

着重介绍了８０年代末以来凝聚炸药爆轰研究中，光电测试技术的发展状况，主要包括引爆机理研究的谱方法和传播爆轰测试所用的ＶＩＳＡＲ、ＦＰＩ、ＥＭＶ、阵铜汁、冲击极化汁、散离探针技术等，对两种典型的数学化调整ＣＣＤ相机系统地作了简单的介绍。     

应用LJD理论计算凝聚炸药的爆轰参数

本文采用Buckingham 6-exp势并考虑多层分子对笼子势能的贡献,导出了LJD模型的状态方程。用它计算了51种CHNO系炸药爆轰产物的平衡成分和CJ参数。在TQ16机上计算每个CJ点的机时约为30秒。     

凝聚炸药的压缩爆轰机理

凝聚炸药分子是一个贮能器,它把还原基与氧化基通过中间骨架原子连接在一个分子中,平时处于稳定状态,受到激发活化时,两种基团发生化合释放能量。 说明了炸药分子的贮能结构,我们就可以讨论炸药的压缩爆轰机理了。 为了说明炸药分子中的化学键可以通过压缩解体,我们先分析下图所示的氢分子的共价键的键能随核间距变化的情况。     

根据爆轰产物的微观描述预估凝聚炸药的爆轰压力

40年代以来,从凝聚炸药的化学成分和密度直接计算它的爆轰性质有几种不同的方法,它们的共同点都是采用稳定流动的守恒定律和在爆轰的不连续面上的CJ条件,不同点在于对爆轰产物这样的非常稠密的气体和固体的混合物用什么样的状态方程来描述,本文综述几种状态方程的特点和它们所预估的爆轰压力值之间的差异。      

凝聚炸药爆轰波剖面的实验测定

提出了一种利用爆轰波垂直入射时水中冲击波的衰减曲线计算凝聚炸药爆轰波剖面的特征线方法。以TNT为例进行了计算,给出了其爆轰波内压力、密度、流速和声速等参数的分布。     

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。      

爆轰理论导引

年,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室出版了基础和应用科学丛书中第三本有关爆轰的、别具一格的著作,即 WFickett写的爆轰理论导引,人们熟悉的爆炸物理学,Detonation和Numerical Modeling of Detonations等书,分别代表了爆轰的工程应用理论、反应流动理论和数值模拟方法,本书则阐述爆轰的抽象模拟理论。     

爆轰传播研究的近代进展

综述了八九十年代国外爆轰传爆研究的主要方向和进展，包括直径效应、曲率效应、发散爆轰波的传播、爆轰冲击波动力学、爆轰传播的数值模拟和炸药爆轰性能的有关问题等。斩近分析理论和爆轰冲击波动力学的工作，对发散爆轰传播规律的认识正在不断深化，提出了一些有效的理论方法，从而为更精确的爆轰数值模拟技术，尤其是爆轰驱动等勺的精确计算开辟了新的道路。     

两相爆轰波的松弛结构

两相爆轰波的松弛结构明显区别于均相爆轰,除需考虑化学反应的影响外还需考虑两相流效应。本文的理论分析表明,化学反应效应和两相流效应对爆轰波松弛区内某些参数变化的影响是一对矛盾因素,这使得松弛区内的参数分布呈较为复杂的形态,均相爆轰中这类分布曲线往往是单调变化的。根据作者提出的云雾和粉尘爆轰模型所进行的计算表明理论分析与计算结果所呈现的态势一致。 文中还讨论了两相爆轰波的C-J条件,Rayleigh方程和Hugoniot方程,并根据计算绘制了Rayleigh曲线和Hugoniot曲线,这从另一侧面反映了两相爆轰波松弛结构的特征。     

爆轰理论与实践

爆轰是一个带有化学反应的冲击波传播过程.能够传播爆轰过程的系统可以是气相、液相、固相或者气-液、气-固和液-固等混合相.人们通常把液、固相的爆轰系统称为炸药.炸药的爆轰当然是十分重要的,但是,气相及混合相的爆轰也是很重要的.例如天然气与空气的混合物,金属 ...     

凝聚炸药中爆轰波马赫反射的实验研究

在一平板装药中,使两平面爆轰波以不同的角度相互碰撞。在一定条件下,产生非正常反射,形成超压马赫爆轰波。本文介绍了可以直接观测马赫爆轰波的形成、生长规律及其传播过程的实验方法,并对马赫爆轰波参数进行了计算。     

爆轰产物组成和爆轰参数计算方法的理论研究

为实现爆轰产物组成和爆轰参数的计算,采用拉格朗日乘数法和牛顿迭代的方法预测爆轰产物组成,利用BKW状态方程预测爆轰参数,在0~600 GPa和300~15 000 K压力温度范围内选取金刚石作为碳的生成相;对爆轰产物系统采用最小自由能原理,结合牛顿迭代法求解爆轰产物的化学平衡方程组;对BKW状态方程参数提出修订,取α=0.5,β=0.298,θ=6 620,κ=9.50;采用自编程序实现计算过程。使用此方法和Hugoniot关系计算密度为1.77 g/cm3的PETN爆轰CJ点爆轰参数验证计算精度,结果显示计算与实验结果的误差均小于1%。利用此方法结合Hugoniot关系预测出爆轰CJ点的产物密度为2.43 g/cm3。     

松弛方法在计算凝聚炸药爆轰问题中的应用

利用松弛近似,将非线性的凝聚炸药爆轰控制方程转化为线性的松弛方程组,并采用五阶WENO格式和五阶线性多步显隐格式对线性松弛方程组进行空间方向和时间方向的离散,由此建立具有高精度和高分辨率性质的计算凝聚炸药爆轰的松弛方法。建立的松弛方法可以避免求解Riemann问题及计算非线性通量的Jacobi矩阵,同时无需分裂处理反应源项。通过对凝聚炸药的平面一维定常爆轰波结构及球面一维聚心、散心爆轰起爆和传播过程的数值模拟,验证了所建立的松弛方法能够很好地计算凝聚炸药爆轰问题。     

爆轰波直接合成致密相氮化硼研究

采用石墨相氮化硼与高能炸药混合后直接爆轰的方法,合成致密相氮化硼。实验表明,在爆轰过程的高温高压作用下,低密度的石墨相氮化硼(gBN)可以转化为致密相氮化硼。这种方法合成的致密相微粉中含有纤锌矿型氮化硼(wBN)和立方氮化硼(cBN)两种物相,合成的转化率为16％,每千克炸药可生产28克(140克拉)以上。     

多元固相FAE的离散与爆轰的协调研究

一次起爆技术使FAE的两个主要研究方向,即燃料选择与云爆技术,更加紧密地结合在一起,导致对燃料的离散与爆轰的自协调要求更加严格。根据燃料的离散与爆轰的自协调的各制约因素对燃料组分进行选择,再改变燃料组分的质量配比以反馈研究燃料的离散与爆轰的协调性。实验证明所选择的混合燃料的离散与爆轰的协调性决定了超压峰值、正压作用时间、火球覆盖体积等参数,故可根据实际需要通过改变燃料组分配比来调节其协调性以研制不同特点的一次起爆型FAE。另外,基于VB.net平台自编的图像批处理程序,对由高速摄影拍摄到的FAE离散爆轰过程的图像进行处理,效率高、精度高,而且能和Excel、Origin等数据处理软件对接。     

斜爆轰发动机的推力性能理论分析

爆轰燃烧具有释热快、循环热效率高的特点. 斜爆轰发动机利用斜爆轰波进行燃烧组织, 在高超声速吸气式推进系统中具有重要地位. 以往研究主要关注斜爆轰波的起爆、驻定以及波系结构等, 缺少从整体层面出发对斜爆轰发动机开展推力性能分析. 本文将斜爆轰发动机内的流动和燃烧过程分解成进气压缩、燃料掺混、燃烧释热和排气膨胀4个基本模块并分别进行理论求解, 建立了斜爆轰发动机推力性能的理论分析模型. 在斜爆轰波系研究成果的基础上, 选取了过驱动斜爆轰、Chapman?Jouguet斜爆轰、过驱动正爆轰和斜激波诱导等容燃烧等4种燃烧模式来描述燃烧室内的燃烧释热过程, 并对比分析了不同燃烧模式对发动机比冲性能的影响. 此外, 还获得了不同来流参数、燃烧室参数和进排气参数等对发动机推力的影响规律, 发现来流马赫数和尾喷管的膨胀面积比是发动机理论燃料比冲的主要影响因素. 最后, 结合以往关于受限空间内斜爆轰波驻定特性等方面的研究成果, 提出了斜爆轰发动机燃烧室的设计方向.      

偏凝聚函数的理论分析

本文首先对平稳随机过程的多输入单输出线性系统建立剩余随机过程。再用最小二乘预测方法,通过剩余过程的相关函数,找到剩余过程的自谱及互谱。定义了偏凝聚函数,并验证其正确性,然后将结果推广到多输入多输出线性系统,最后简述其应用。     

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。