爆炸压实制取W-Cu纳米复合材料的实验研究

采用机械合金化法制备了W-Cu合金粉末。将制备出的W-Cu合金粉末置于爆炸压制成型的装置中进行爆炸压实,得到了最高致密度达98%的W-Cu合金。利用X射线衍射(XRD)分析了W-Cu混合粉末的合金化过程,研究了W-Cu合金粉末的还原温度对压实坯致密度的影响。通过电子探针微量分析仪(EPMA)观察了样品内部的成分与元素分布,利用扫描电子显微镜(SEM)对样品断口形貌进行了观察,并对样品的维氏硬度和电导率进行了测量。结果表明,W-Cu合金化粉末在爆炸冲击波作用下能够结合成高致密体,复合材料具有高硬度、组织均匀、晶粒细小的特点。     

氢分子离子在库仑爆炸中核动力学的同位素效应

在非Born-Oppenheimer近似条件下,通过数值求解一维含时薛定谔方程,理论模拟了H+2和HD+在相同激光条件、相同的核初始振动态条件下的库仑爆炸核动能释放谱.通过比较H+2和HD+库仑爆炸核动能释放谱中谱峰值位置的相对变化,研究了H+2在库仑爆炸中核动力学的同位素效应.数值结果表明:同位素效应在很大程度上依赖于分子离子核初始振动态的选取;特别当初始振动态v=5时,出现了特殊的同位素效应.     

电弧放电等离子体诱导激波的计算

基于电弧放电物理过程,分析气动激励机理,建立用于电弧放电等离子体诱导激波数值模拟的爆炸丝传热模型.主要结论有:电弧放电等离子体气动激励的主要机理是热等离子体的热阻塞效应,热电弧放电对于超声速来流而言就像-个具有-定斜坡角度的虚拟突起;理论分析只适用于纵坐标较小的阶段;当传热的功率设为放电功率的10%时,本文所建立的模型能够用于电弧放电等离子体诱导激波的仿真研究;等离子体虚拟斜坡角度及其诱导激波角都随来流总压和速度的增大而减小,随着放电功率的增大而增大,在总压、速度和放电功率较小的阶段这种变化较明显,在总压、速度和放电功率较大的阶段这种变化较缓慢.     

二极管爆炸发射阴极等离子体的膨胀扩展

分析了二极管中爆炸发射产生阴极等离子体的演化特征,在考虑了阴极等离子体朝阳极膨胀运动使二极管阴阳极间距缩短这一效应的同时,还计入了阴极等离子体沿发射表面径向扩展运动对二极管有效发射面积的影响。基于Child-Langmuir定律,利用在一个四脉冲强流电子束源装置上得到的电流、电压等实验数据,假定阴极等离子体轴向膨胀和径向扩展速度近似相等,研究了阴极等离子体的膨胀扩展动力学行为。计算结果表明,阴极等离子体朝阳极的膨胀和沿径向的扩展速度为0.9～2.8 cm/s。     

甲烷-空气最小点火能量预测理论模型

 最小点火能是可燃气体危险性辨识的重要参数之一。为从理论上得到混合气体的最小点火能,建立了可燃气体火花点火的物理模型,给出了通过数值模拟得到的可燃气体最小点火能量的预测方法,采用该方法得到了甲烷-空气混合气火花点火的临界温度及最小点火能量。结果表明：甲烷-空气混合气的最小点火能量与浓度呈U型关系,浓度为8.5%的预混气的最小点火能量计算值为0.39 mJ,与实验值0.4 mJ吻合较好。     

一种新型危险品仓库结构设计及其安全距离

安全距离是危险品仓库建设和研究中重点关注的问题之一。为减小危险品仓库的安全距离,结合现行规范和危险品仓库建设现状,针对一种由浅埋式库房主体、顶部堆土和钢筋混凝土分配板组成的新型危险品仓库形式开展了3组缩尺模型野外爆炸试验,记录了各组试验的爆炸过程,统计了冲击波超压峰值和爆炸破片的飞散范围,给出了爆炸冲击波的安全距离,分析了分配板、库房强度等因素对冲击波传播和破片飞散的影响。研究表明,这种新型危险品仓库可实现定向泄爆,有效限制库房两侧及后方爆炸冲击波的传播和爆炸破片的飞散,使库房两侧及后方的安全距离最大减小77%;与覆土库相比,库房后方的安全距离可减小约50%。钢筋混凝土分配板是新型危险品仓库的重要组成部分,同无分配板库房相比,最大可使后方安全距离减小30%。与波纹钢库房主体相比,强度较高的钢筋混凝土库房主体可使库房后方的安全距离最大减小38%。     

神经网络状态方程在强爆炸冲击波数值模拟中的应用

强爆炸数值模拟的主要挑战在于如何准确地描述爆炸产物状态方程。利用BP神经网络和强爆炸产物状态数据对神经网络产物状态方程进行训练,并将得到的状态方程植入自编的一维球对称数值模拟程序,对强爆炸冲击波参数进行了计算。结果显示,计算得到的冲击波峰值超压、冲击波到时、正压时间与标准值吻合较好,证明将神经网络状态方程应用于强爆炸冲击波数值模拟是可行的。研究结果对确定强爆炸数值模拟方法具有很好的借鉴意义。

     

水下爆炸近壁面流场局部空化形成机理

为深入认识水下爆炸近壁面流场局部空化的形成机理,采用自行研制的转镜式分幅相机,获得了炸药水下爆炸近壁面流场局部空化效应的光学图像,结合数值模拟和Taylor平面波理论、空泡动力学理论,分析了近壁面空化效应的形成过程。结果表明：界面反射的稀疏波作用和水中空化核的膨胀发展是水下爆炸近壁面流场空化效应形成的原因;外界流场压力对空泡初期膨胀运动影响较小,对空泡后期运动行为影响较大;低压环境下不同尺度空泡的运动行为存在较大差异,小尺度空泡（半径小于10μm）在低压环境下处于快速膨胀、溃灭状态,对流场空化影响较小;大尺度空泡（半径大于10μm）可失去稳定性,半径持续增大,对流场空化区的形成影响较大;水中不同尺寸空泡空间分布的随机性可导致空化区成长过程中呈现非规则形状。     

三元可燃混合气体爆炸极限实验及预测方法

为了控制并预防原油的储存及输运过程中挥发气体造成的安全风险,在20 L球形爆炸容器内开展了由原油中挥发轻烃CH₄、C₃H₈和C₂H₄构成的三元可燃混合气体的爆炸极限实验,提出并验证了基于Le Chatelier定律及Chemkin模拟的一维层流预混火焰模型预测三元可燃混合气体爆炸极限的方法。结果表明,三元可燃混合气体爆炸极限始终位于3种纯组分的爆炸极限内,随着某一纯组分增加呈现出接近其爆炸极限的趋势。3种纯组分对爆炸上限的影响要强于对爆炸下限的影响,其中C₂H₄对三元可燃混合气体爆炸上限影响尤为显著。两种预测方法的预测结果均与实验规律性一致。Le Chatelier定律预测混合气体爆炸下限较准确,但对爆炸上限的预测随着C₂H₄的增加偏差增大,修正后偏差明显减小;Chemkin预测爆炸下限虽存在一定偏差,但在实验偏差的允许范围内,可作为一种预测三元可燃混合气体爆炸下限的新方法。     

钙质砂介质中爆炸波传播规律的试验研究

开展了一系列钙质砂和石英砂的地面爆炸试验,主要对比分析了两种砂土介质中爆炸波的传播规律,包括峰值压力、弹塑性波速及升压时间、爆坑尺寸等。试验结果表明,爆炸波在钙质砂中的传播与在石英砂中存在较大差异：地面爆炸作用下钙质砂爆坑较石英砂爆坑的直径和深度更小,且成坑形状为两阶同心圆;钙质砂中弹性波速为236～300 m/s,石英砂中弹性波速为218～337 m/s,弹性波速和塑性波速均随炸药质量增加而增大;爆炸波在钙质砂中的升压时间随比例距离的增加而增加,而在石英砂中升压时间随比例距离变化不明显,且较钙质砂中升压更迅速;在地面爆炸作用下,低含水率钙质砂的衰减系数为2.86,石英砂为2.79。