爆轰模型熵问题的探讨

 爆轰模型过程终点熵最低的问题长时间困扰着爆轰科学。牛顿力学对于时间t→-t反演不变,忽略热力学而只用力学方法研究不可逆爆轰过程可能产生不合理的结果。CJ和ZND模型中的有序假设,即爆轰产物粒子朝着同一方向作有序运动的假设,决定了终点熵最低和不处于热力学平衡态。把CJ和ZND模型的某些结论绝对化,阻碍建立熵最高的爆轰模型。     

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。     

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.     

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。     

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 .     

超压爆轰产物声速以及热力学CJ点的实验研究

超压爆轰产物声速是建立超压爆轰产物状态方程的基础性实验数据,而CJ点数据是反映炸药爆轰性能的重要参数。利用稀疏波追赶技术,通过光纤探针监测三氯甲烷中稀疏波追赶向前冲击波的过程,测量了不同压力点下JB-9014炸药超压爆轰产物的声速,得到了拉格朗日声速随粒子速度的变化曲线,由Lc线与稳定爆速D的交点确定了热力学CJ点,对JB-9014炸药所得到的CJ压力为28.8 GPa,与通常测量值28.5 GPa仅相差0.3 GPa。介绍了应用光纤探针测量爆轰驱动飞片的速度和平面性的方法,应用该方法得到了飞片的击靶速度和形状,此方法具有较高的测量精度。     

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     

凝聚炸药爆轰波在高声速材料界面上的折射现象分析

凝聚炸药爆轰在边界高声速材料约束下传播时,爆轰波会在约束材料界面上产生复杂的折射现象.本文针对凝聚炸药爆轰波在高声速材料界面上的折射现象展开理论和数值模拟分析.首先通过建立在爆轰ZND模型上的改进爆轰波极曲线理论给出爆轰波折射类型,然后发展一种求解爆轰反应流动方程的基于特征理论的二阶单元中心型Lagrange计算方法来数值模拟典型的爆轰波折射过程.从改进爆轰波极曲线理论和二阶Lagrange方法数值模拟给出的结果看出,凝聚炸药爆轰波在高声速材料界面上的折射类型有四种:反射冲击波的正规折射、带束缚前驱波的非正规折射、带双Mach反射的非正规折射、带λ波结构的非正规折射.     

爆轰流体力学模型敏感度分析与模型确认

验证、确认与不确定度量化(VVUQ)是评估物理模型可信度和量化复杂工程数值模拟结果置信度的系统方法.验证是要回答数值模拟程序是否正确求解了物理模型和程序是否正确实施或给出求解模型的误差、不确定性大小及使用范围,确认是要通过数值结果回答物理模型是否反映了真实客观世界或反映真实客观世界的可信程度.文章围绕爆轰流体力学模型,剖析了模型中不确定性因素,给出了影响模拟结果不确定性的关键因素清单,并对其开展了敏感度分析,确认了模型的适应性.     

爆轰波在炸药-金属界面上的折射分析

针对爆轰波在炸药-金属界面上折射时由实验获得的金属折射冲击波压力与经典爆轰波极曲线理论预测的压力存在显著差异这一问题, 本文展开了进一步的理论和数值模拟分析研究. 首先通过分析指出经典爆轰波极曲线理论的缺陷, 并对爆轰波极曲线理论进行了改进, 改进爆轰波极曲线理论给出了炸药爆轰波折射类型以及折射冲击作用点处的压力值. 然后发展了一个基于次特征理论来数值求解爆轰反应流动控制方程的二阶中心型Lagrange方法, 并数值模拟了一个典型的炸药爆轰波折射实验. 改进爆轰波极曲线理论和数值模拟分析结果表明, 爆轰波折射类型有三种:反射冲击波的正规折射、带Mach反射的非正规折射、无反射波的正规折射, 并且金属折射冲击波压力值随入射角增大而单调减小.     

A One-Dimensional Discrete Boltzmann Model for Detonation and an Abnormal Detonation Phenomenon

A one-dimensional discrete Boltzmann model for detonation simulation is presented. Instead of numerical solving Navier-Stokes equations, this model obtains the information of flow field through numerical solving specially discretized Boltzmann equation. Several classical benchmarks including Sod shock wave tube, Colella explosion problem,and one-dimensional self-sustainable stable detonation are simulated to validate the new model. Based on the new model,the influence of negative temperature coefficient of reaction rate on detonation is further investigated. It is found that an abnormal detonation with two wave heads periodically appears under negative temperature coefficient condition.The causes of the abnormal detonation are analyzed. One typical cycle of the periodic abnormal detonation and its development process are discussed.     

一个高效的离散Boltzmann爆轰模型

构建一个适用于爆轰过程模拟的离散Boltzmann模型.该模型由一个离散Boltzmann方程和一个唯象反应率方程构成;在物理建模上,它等效于一个传统Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.与传统流体模型相比,它能够提供更多的动力学和动理学信息.该模型采用16个离散速度,相比于使用33个离散速度的模型具有更高的运算效率,模型中引入了额外自由度,通过调节额外自由度的数目,可以模拟各种不同比热比的爆轰.采用爆轰问题中的一些经典算例对所建立的模型进行数值验证.结果表明：该模型不仅对传统流体模型所能模拟的爆轰问题有效,而且能够用于一些传统流体模型不能描述的非平衡过程,有利于对爆轰问题的深入研究.     

氢氧爆轰波在激波管中的成长机制研究

 针对气相爆轰波成长机制研究,采用压力传感器和高速摄影技术,测试了氢氧混合气体在点火后的火焰波、前驱冲击波以及爆轰波的成长变化过程,计算了冲击波过程参数和气体状态参数,分析了火焰加速机制。实验结果表明,APX-RS型高速摄影系统可用于拍摄气相爆轰波的成长历程;氢氧爆轰波的产生是由于湍流火焰和冲击波的相互正反馈作用,导致反应区内多处发生局部爆炸,爆炸波与冲击波相互耦合,最终成长为定常爆轰波。     

拉氏程序使用减敏模型模拟炸药绕爆问题

利用二维拉氏非结构网格爆轰流体程序对高能炸药的爆轰波绕爆问题进行数值模拟.拉氏程序对绕爆问题进行模拟时,会引起网格严重扭曲,导致网格大变形.使用JWL状态方程和三项式反应率,拉氏程序得到的绕爆数值结果与实验定性相同,较好地模拟了爆轰波绕爆过程中的漩涡现象.为了模拟一些钝感炸药在绕爆过程中的死区现象,在炸药反应率中加入减敏因子,模拟结果捕捉到死区,并与国外文章中的数值模拟结果定性相同.     

基于连续旋转爆震的推进技术研究进展

基于爆震燃烧的推进技术是未来空间技术的重要发展趋势,特别是可实现结构简单化设计和高热力学效率.针对火箭式连续旋转爆震发动机、吸气式爆震发动机的实验测试和数值仿真,文章综述了其国内外研究进展,分别总结了不同燃料、燃烧室结构、喷注方式以及工作方式等对连续旋转爆震波的传播规律和发动机的特性影响规律.虽然上述探索性研究得到了诸多有益的结论,但是由于连续旋转爆震燃烧技术涉及的流动、物理化学过程十分复杂,对旋转爆震燃烧的机理研究仍然有待进一步深入开展.