爆轰波小拐角绕射问题

Lighthill通过冲击波小拐角绕流问题研究了Mach波的形成条件及传播规律。文献[2]中我们对爆轰波小拐角绕流问题求得了近似解析解,并对壁面向下拐时解的奇性进行了讨论。本文考虑平面爆轰波在小拐角处绕射时绕射波的形状,详细地讨论了Mach波形成和传播的情况,并对发生Mach反射时解的奇性进行了分析。     

爆轰波与惰性介质相互作用的迭代收敛计算

爆轰波与惰性介质相互作用的计算。可以用解析解和作图法求解。但在解析解求解中会遇到迭代发散问题。本文利用解反函数的办法进行计算,使迭代过程收敛。文中分别给出反射冲击波和反射稀疏波两种情况的迭代收敛计算公式。公式是按强爆轰的形式给出的,其中包括了C-J爆轰的特殊情况。     

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。     

爆轰波小拐角绕流的近似解析解

本文中考虑一平面爆轰波的绕射问题,用类似于Lighthill的思想处理了爆轰波在固壁小拐角附近的绕射问题,求得了一个近似解析解,并对解的奇异性进行了分析。 (一)基本运动方程和边界条件 设有一无穷远处起爆的平面爆轰波,在炸药介质中垂直于一平面刚壁运动,此壁在Q点处有一拐角α(向下拐为负),爆轰波运动到此处后,就绕此拐角运动,在平面壁延长线上方仍保持平面波波面运动;下方则是以Q点为爆轰中心的柱面波,它们都以正常爆轰     

炸药爆轰产物驱动不可压缩刚粘塑性柱壳的运动

从质量和动量守恒关系出发 ,结合炸药爆轰产物压力剖面的分析和假设 ,导出了不可压缩刚粘塑性柱壳在柱面散心和聚心爆轰产物推动作用下的运动方程。应用该方程式计算爆轰驱动柱壳的运动与实验结果及动力有限元程序DYNA2D的数值模拟结果十分接近 ,说明散心爆轰波场合波后产物流场可用柱面Taylor波的近似解合理描述 ,有限初始半径聚心爆轰波后产物流场可用平面Taylor波近似描述。     

强引力场中活塞运动的球对称解

本文研究在强引力场中活塞的球对称匀速运动问题,对三种不同强度的引力场,用特征线法数值求解流体力学方程组,得出符合激波间断条件及稀疏波边界条件的解。文中详细地描述了活塞的运动图象、激波传播速度、活塞面上声速分布以及活塞扰动区流场,分析讨论了引力场对球对称活塞运动的影响。     

爆轰传播理论的解析研究方法(四)

Whitham方法 冲击波的传播是气体动力学的基本问题之一。从原理上看,强间断形式的冲击波和双曲型流动方程组是相容的,冲击波的传播可以由波前和波后区域中符合波阵面Rankine-Hugoniot条件的耦合流动解决定,实际上这种流场和未知边界(即冲击波阵面)相耦合的数学问题很难求解,只能借助于近似方法,五十年代末,Whitham根据运动学近似的考虑,改进了Chester和Chisnell先后提出和发展的方法,给出了变截面一维流管中冲击波传播的理论,被称为CCW近似。     

压装TNT的SDDT特性研究

本文报告厂将水箱技术同改型隔板试验结合起来研究凝聚炸药由冲击波经爆燃向爆轰转变(SDDT)的方法。实测了压装TNT(装药密度1.615g/cm~3)的SDDT曲线,并确定了其燃烧阈值和爆轰阈值(分别为2.1GPa和2.5-3.0GPa)。按照流体动力学特征线法计算了不同强度起爆冲击波作用下在炸药中形成的一系列冲击波、爆燃波和爆轰波的剖面,这些剖面反映了炸药SDDT的基本特征。所取得的信息对于炸药的实际应用和对冲击波起爆的深入研究均有价值。     

小不耦合系数装药爆破孔壁压力峰值计算方法

基于轮廓爆破孔壁压力峰值计算方法的相关研究,充分考虑空气冲击波的传播与爆轰产物膨胀的过程,理论分析了小不耦合系数装药爆破过程中空气冲击波与炮孔壁的相互作用,建立了三维空气介质径向不耦合装药单孔爆破有限元模型,研究了工程爆破中常用的多种小不耦合系数装药组合工况下,炸药单点起爆后的炮孔壁压力峰值,并获得了相应工况下的孔壁压力峰值较爆生气体准静态等熵膨胀压力的压力增大倍数。结果表明:小不耦合系数装药爆破过程中,爆轰产物参数会对空气冲击波波后物质参数产生显著影响,揭示了小不耦合系数装药爆破与轮廓爆破在孔壁压力峰值计算方法上的本质差异;柱状装药结构爆轰波沿轴向传播使得空气冲击波撞击炮孔壁时存在叠加效应,孔壁压力峰值也相应增大,通过统计分析不同炸药类型、不同岩石类型工况下压力增大倍数与不耦合系数的关系,发现压力增大倍数随不耦合系数的增大近似呈线性增长;基于理论推导结果及常用爆破孔壁压力峰值计算形式,综合考虑炸药性能、孔壁岩石介质条件、不耦合装药系数对空气冲击波撞击炮孔壁后压力增大倍数的影响,提出了不耦合系数较小时爆破孔壁压力峰值计算方法。     

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。     

一维与二维爆轰传播的时空关联特性数值研究

一维爆轰传播的理论完备、计算准确, 二维斜爆轰传播由于壁面与黏性效应, 大尺度、高精度预测还有一定难度. 利用Euler方程和H₂-Air基元反应模型, 对二维有限长楔面诱导的斜爆轰和活塞驱动一维非定常正爆轰进行计算比较研究, 从时空两个维度方面, 分析了两者在起爆过程、稀疏波传播、爆轰波面演化中的关联特性. 研究结果表明: 在过驱动度相同的条件下, 经过时空变换的活塞驱动一维爆轰传播与二维驻定斜爆轰在起爆区波系结构、波面演化特征和主要参数分布规律方面无论定性或者定量对比均符合较好, 所以, 一维非定常爆轰和二维驻定斜爆轰具有时空相关性. 两者的差异主要体现在过驱动斜爆轰受稀疏波影响过渡到近Chapman-Jouguet (C-J)爆轰状态所需的弛豫时间不同, 原因可能是起源于活塞和壁面稀疏波强度的差异. 本文提出的一维与二维爆轰传播的时空关联方法不仅有助于认知斜爆轰起爆、过驱爆轰产生、胞格爆轰演化的三阶段规律, 还可以对比揭示壁面、边界层和黏性效应的影响, 应用在斜爆轰发动机燃烧室设计中能够有效节约计算时间和成本, 并降低复杂度.      

二维拟定常爆轰波反应区的初步研究

研究由现代爆轰渐近分析理论建立的关于二维拟定常爆轰波反应区的控制方程组，用数值积分方法求解该方程组，得到爆轰波反应区内压力、粒子速度、化学反应度随时间变化的规律。对乳化硝铵、PBX-9404和TATB炸药进行了计算，得到比较满意的结果。     

气相爆轰波在障碍物上Mach反射的实验验证

本文公布了气相爆轰波沿收缩管道传播时发生Mach反射的实验证据。在爆轰波通过的管道中安装不同楔角的楔块,形成管道的收缩。爆轰波在通过楔块时会发生Mach反射。利用烟熏玻璃片记录到了爆轰波Mach反射时形成的三波点迹线及其两侧胞格尺寸和密度的变化。据我们掌握的资料,这是首次用胞格结构变化的记录证实,气相爆轰波与无化学反应的空气中的冲击波一样,在一定的入射条件下会发生Mach反射。这一实验结果可使我们更深入了解爆轰波的本质,也为数值模拟气相爆轰波在障碍物上Mach反射现象提供了可对比的依据。     

可爆性气体爆炸极限和爆燃转变成爆轰的研究

我们成功地研制了长为6.6m、内径为100mm的柱形爆炸激波管。利用此激波管我们研究了氢气和氧气混合物的爆炸特性。研究表明:氢气和氧气混合物的可爆性极限为25％H2至84％H2（体积比）;混合物起爆的临界初始压力P0c近似与混合物的浓度无关。我们还用石英传感器技术测量了混合物从爆燃转变为爆轰的过程（DDT）,确定了爆炸速度、爆炸压力与混合物初始压力P0的关系。爆燃波速度D和压力P快速增加,并且DG0（声速）时,爆燃波能转变成爆轰。爆燃波速度D和压力P衰减时,爆燃波将熄灭。氢氧混合物浓度接近上限时,爆燃向爆轰转变时的爆轰呈过激励状态,然后逐渐趋于正常爆轰。C-J理论可近似预估气体爆轰参数。     

气相爆轰的胞格结构

气体爆轰现象是Berthelot等人在1881年发现的。Chapman(1899年)与Jouguet(1917年)首先提出了爆轰波的一维流体动力学理论《称CJ理论),他们把爆轰波阵面简化为强间断,假定流动是一维定常的,利用流体力学的Euler方程组解出了波阵面上的爆轰参数。     

多相燃料空气炸药爆炸压力场研究

采用高速运动分析系统对固态燃料FAE（Fuel Air Explosive）分散、爆轰过程进行光学测量,用压电传感器等组成的压力测试系统对FAE爆炸压力场进行测量,对固态燃料FAE燃料分散、爆轰波及冲击波进行了研究。分析了气-固-液多相爆轰的特征和压力波形的特点,研究了其冲击波峰值超压及比冲量随传播距离变化的规律。在云雾区内,多相爆轰波压力波形具有多峰结构,爆炸波峰值超压及冲量为一恒定值;爆轰区外,爆轰波转变成爆炸冲击波,峰值压力和比冲量迅速衰减,得到了峰值超压、比冲量随传播距离的变化规律。     

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。     

爆轰波在物质介面上的折射

本文中给出了定常斜冲击波极曲线及相应的稀疏波关系式。利用这些关系式并根据气体中冲击波折射图象,计算了凝聚炸药中的爆轰波在钨、钢、铝-镁合金和铍等五种具有代表性的金属表面上的折射问题。讨论了各种正规折射以及非正规折射的图象并给出了结果曲线。     

PBX-9404炸药高压反应速率方程的研究

研究了ＰＢＸ ９４０４ 炸药在高幅值冲击波加载下的化学反应速率方程。将所得高压反应速率方程与Ｊｏｈｎｓｏｎ 等的经验热点模型的低压项结合,得到ＰＢＸ ９４０４ 炸药的冲击波起爆反应速率模型。利用一维特征线程序模拟该炸药的冲击波起爆过程和爆轰波传播过程。     

一点起爆半球形装药装置中散心爆轰波传播的数值模拟研究

运用自行研制的二维流体动力学程序TDY2D,对一点起爆半球壳装药装置中散心爆轰波的传播过程进行数值模拟计算.对冲击波到达炸药和飞层各界面的波形的计算值与实验值进行了对比,两者符合较好,从而验证了该程序的准确性和有效性;对爆轰波的传播过程进行了分析研究,获得了一些散心爆轰波传播的规律性认识,为进一步研究散心爆轰波特性提供了数值分析基础.