高温铝液进入冷却剂传热过程的数值模拟

高温铝液在水中沸腾蒸发瞬变运动会引发蒸汽爆炸. 为研究高温熔融铝液在水中的传热规律,对不同工况下铝液进入冷却水的传热过程进行了数值模拟,获得了不同的入口速度及铝液温度时各观测点的温度变化曲线. 研究结果表明,入口速度越快以及铝液温度越高,传热则越快.     

铝颗粒与水反应产氢影响因素及抑制

铝颗粒可与水发生产氢反应,氢气可以带来火灾爆炸的风险.通过开发的铝水反应测试仪,系统研究了不同铝水质量比、不同温度对氢气产生量及最大产氢速率的影响,并提出了particle surface modification(PSM) 方法抑制铝水产氢反应的进行.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱分析(EDS)对反应前后的铝颗粒进行表征,明确了相关反应机理.PSM方法成本低,并且可以有效地抑制产氢,可以为相关工程项目提供本质安全化的抑制产氢方法.     

铜-铝金属爆炸焊接上限研究

通过一维热源理论推导出了不同材料的界面附近的温度场及可焊上限，并进行了一定的试验验证，根据热传导理论给出了爆炸焊接时双金属结合区附近的温度场解析解，并利用实验对铜-铝双金属爆炸焊接的上限的解析解进行了验证。     

泡沫铝夹芯材料抗爆抗侵彻性能研究进展

泡沫铝及其复合材料具有质量轻、比强度高、比刚度高和功能可设计性等优点,在轻质防护领域具有广泛的应用。为全面了解泡沫铝夹芯材料在爆炸与冲击侵彻载荷作用下的毁伤机理和防护性能,概述了泡沫铝及夹芯复合材料的制备方法和应用,从理论研究、实验研究和数值研究三方面介绍了泡沫铝夹芯复合材料的抗爆抗侵彻性能,重点讨论了泡沫铝自身结构、夹板材质和组合方式等因素对材料毁伤机理和防护性能的影响。结合实际应用,指出当前研究工作中存在的不足,并提出有待进一步研究的方向。     

掘进巷道瓦斯爆炸数值及实验分析

应用爆炸理论和质量、动量、能量守恒定律,针对掘进巷道瓦斯爆炸建立了物理模型和数学模型,在此基础上分析了掘进巷道瓦斯爆炸的条件和可能性.运用Autoreagas数值分析系统对掘进巷道置障条件下瓦斯与空气混合气体的燃烧爆炸进行分析和研究.结果表明,障碍物的存在使得密度升高的幅度大大增加,混合气体超压加大,激波波动剧烈,温度、混合气体流动速度以及爆炸过程中燃烧速度产生不规则波动、振荡和变化.实验分析和对比表明,瓦斯聚积量大,则发生瓦斯爆炸后产生的超压将大幅度升高,平均超压将升高到聚积量小的超压的2倍,最大超压则升高到聚积量小的超压的2.5倍.通过对照分析,数值计算的数据与实验获得的数据比较接近,证明数值模拟的合理性.     

丙烯腈-水-氟化钾及丙烯腈-水-碳酸钾体系的液-液相平衡

采用氟化钾或碳酸钾分离丙烯腈-水时,可产生水富集相(水相)和丙烯腈富集相(丙烯腈相).测定了丙烯腈-水-氟化钾、丙烯腈-水-碳酸钾体系在40℃时的液-液相平衡数据,用Pitzer理论和NRTL方程对液-液相平衡数据进行了理论计算.结果表明:产生的丙烯腈相中含有可以忽略的盐,水相中含有可以忽略的丙烯腈,因此用氟化钾或碳酸钾可以有效地分离丙烯腈-水体系;丙烯腈富集相的实验值与计算值接近,对丙烯腈-水-氟化钾体系绝对平均偏差为0.20%,对丙烯腈-水-碳酸钾体系绝对平均偏差为0.22%.     

吡啶-水-碳酸钾体系的液-液相平衡研究

将碳酸钾加入到吡啶-水体系中时,可产生水富集相(水相)和吡啶富集相(吡啶相).实验测定了吡啶-水-碳酸钾体系在25℃时的液-液相平衡数据.当水相中w碳酸钾≥34.55%时,产生的吡啶相中含有可以忽略的盐、水相中含有可以忽略的吡啶;当水相中w碳酸钾为51.25%时,吡啶相中吡啶的含量可达到90.67%.因此,用碳酸钾可以有效地分离吡啶-水体系.采用Pitzer方程计算水相中水的活度,用Wilson、NRTL或UNIQUAC方程计算吡啶相中水的活度,将二者结合对液液相平衡数据进行理论计算.结果表明,采用Pitzer方程与UNIQUAC方程结合理论计算值与实验值吻合较好,其平均偏差水相为0.89%,吡啶相为0.92%.     

乙醇/丙醇-水-复合溶剂体系汽液平衡研究

为研究复合萃取溶剂体系下醇-水的汽液平衡,分别选用盐质量浓度为0.2 g/mL的乙二醇+氯化锂、乙二醇+醋酸钾2种复合萃取溶剂,测定了101.3 kPa下不同溶剂体积比(0.5: 1,1: 1,2: 1)时乙醇-水和丙醇-水的汽液平衡数据.分别用Wilson和NRTL热力学模型对所测汽液平衡数据按拟三元体系进行了关联.利用工业规模的实验装置,对测定结果进行了验证.结果表明,复合萃取溶剂能使乙醇-水和丙醇-水体系的共沸点消失,大大改变了体系中醇与水的相对挥发度.关联结果表明,Wilson热力学模型较NRTL热力学模型更适于乙醇/丙醇-水复合萃取溶剂体系.工业规模生产数据验证了所测定数据的可靠性,乙醇产品纯度可达到99.85%.     

铝/铜爆炸复合板结合界面的微观观察

采用扫描电镜、能谱分析仪和显微硬度等手段对铝 (L2 ) 铜 (T2 )爆炸焊接复合板结合界面的组织、结构、性能进行了研究。结果表明 ,在本试验条件下Al Cu复合板的结合界面呈波状结构 ;结合区发生了剧烈的塑性变形 ,产生形变流线和加工硬化 ;结合界面两侧存在原子扩散及漩涡 ,漩涡内汇集有金属熔体、气孔、疏松和金属碎块等 ;在结合界面上发现很薄的白亮层。据此 ,探讨了结合界面组织形貌与爆炸焊接工艺及质量的关系 ,从而为爆炸复合板的实际生产提供技术支持     

电磁作用下铝熔体中产生涡流的影响因素

在电磁分离铝熔体杂质的过程中易产生涡流·涡流的产生会降低分离杂质效果·为了抑制涡流,提高杂质分离效果,在不同磁感应强度,不同的分离器与磁场相对位置,不同感生电流密度等条件下进行实验,观测铝熔体表面状态·实验结果表明,铝熔体中产生的涡流随磁场强度增大而剧烈;随铝熔体表面与磁极表面垂直距离的减小而增强;随铝熔体中水平电流密度提高而加强·通过调整磁场和改变分离器结构可以抑制涡流的产生     

基于20L球形爆炸装置的微米级铝粉爆炸特性实验

采用20 L球形爆炸装置,对6种不同粒径分布的微米铝粉在不同浓度下的爆炸特性进行了实验研究,考察了浓度和粒径对铝粉爆炸特性的影响规律,并分析了其爆炸产物的表面特征.结果表明,铝粉的最大爆炸压力、压力上升速率和爆炸指数随铝粉浓度的增加呈抛物线变化,在最适爆炸浓度（c_opt=500g/m3）时三者均达到峰值.随着铝粉粒径的减小时,最大爆炸压力、压力上升速率呈指数增加趋势,且在铝粉粒径小于10μm时,其增幅更为显著.爆炸过程中的铝粉粉尘云的燃烧时间随铝粉浓度的增大呈指数规律衰减并趋于平缓,同时随着铝粉粒径的减小而降低.      

内爆作用下复合材料柱形爆炸容器的破坏

本文采用长径比为2.5∶1的纤维复合材料增强金属内衬代替复合材料柱形爆炸容器的筒身,研究不同装药质量下筒身的破坏特征.得到了筒身最大环向应变与装药相对质量的关系,理论计算得到的环向最大变形与实验吻合较好,可预测一定装药质量下复合材料柱形爆炸容器是否发生破坏,为复合材料柱形爆炸容器的设计及科学实验提供理论依据.     

爆破破岩机理的实验研究

通过实验研究了在耦合装药及药包总爆炸能（Ｅ）大致相同的情况下，冲击能（Ｅｓ）与膨胀能（Ｅｂ）之间分配比例的变化，对爆炸应力波峰值及介质破碎质量带来的影响．实验结果表明，柱状药包爆炸时，在介质中先后产生原生爆炸应力波和次生爆炸应力波，前者与Ｅｓ的作用密切相关，后者与Ｅｂ的作用直接相关；介质破碎块度分布主要取决于这两个应力波共同作用的结果．据此，作者提出了原生爆炸应力波、次生爆炸应力波与介质中存在的缺陷共同作用的爆破破岩机理．     

接触爆炸和近距离爆炸比冲量数值仿真研究

对于接触爆炸和近距离爆炸的情况,炸药形状、起爆点位置和产物喷射均会造成载荷空间分布复杂,给理论分析和工程应用带来困难。分别采用流固耦合方法和PBM方法对Nansteel近距离爆炸子弹抛掷实验进行数值仿真,结果表明PBM模型仿真结果和实验结果吻合较好,而流固耦合模型仿真结果仅为实验值的70%左右.对于高度为3～10 cm的等长径比TNT药柱接触爆炸仿真结果表明,中心点比冲量随药柱高度线性变化.对640 g和1 250 g等长径比TNT药柱仿真结果表明,爆心距的变化主要影响靶板中心点6 cm半径内的比冲量,基于量纲分析推导出了比冲量的经验公式.      

分岔管道内瓦斯爆炸火焰传播规律实验及数值模拟

为了研究煤矿井下瓦斯爆炸火焰在分岔巷道内的传播规律,自制45°分岔管道实验装置开展甲烷体积分数为9.5%的瓦斯爆炸火焰传播实验,用Fluent 16.0软件模拟分岔管道内瓦斯爆炸火焰传播过程。对比分析实验数据与模拟结果,得到分岔管道瓦斯爆炸火焰传播的变化规律。研究结果表明:1)分岔管道内瓦斯爆炸火焰在分岔处产生漩涡,加速管道内爆炸火焰湍流化,火焰冲击反射现象明显;2)分岔支管截面处爆炸火焰温度、传播速度、冲击波超压与离子电流峰值最大;3)瓦斯爆炸火焰传播的模拟结果与实验数据在数值上存在一定差异,但各参量总体变化趋势相同。研究结果为深入认识井下瓦斯爆炸传播机制和在巷道分岔处采取瓦斯爆炸火焰传播抑制措施提供一定参考。     

球形封闭容器中铝粉爆炸的数值模拟

该文采用均匀两相流模型,对20升球形封闭容器中铝粉爆炸特性作了数值模拟,并对一些爆炸参数:压力、温度、密度和质点速度等进行了分析与讨论,计算结果与实验值符合较好。     

装药形状对两端开口钢筒结构变形规律的影响

采用数值模拟与爆炸实验相结合的方式,研究了装药形状对两端开口圆柱钢筒结构变形规律的影响.采用显式动力分析软件LS-DYNA,并选用Johnson Cook模型模拟钢筒的动态变形,研究了方形、球形和柱形等不同形状装药对无加固圆柱钢筒塑性变形的影响规律,对比实验得到的残余变形测量结果,验证了钢筒计算模型和参数设置的有效性.同时,研究了不同长径比柱形装药对混凝土加固圆柱钢筒结构的影响.结果表明,在相同的装药量下,结构塑性变形与装药的几何形状密切相关.采用大长径比的装药形状,两端开口圆柱钢筒的环向变形明显增大.在设计防护结构时,必须高度重视装药形状对结构变形的影响.     

近场水下爆炸载荷对舰船结构的局部毁伤特性

主要采用任意的拉格朗日-欧拉（ALE）方法的LS-DYNA软件,对舱段结构在水下近场爆炸与水下接触爆炸情况下的毁伤特性进行研究.为验证该方法的有效性,首先运用该方法对TNT炸药在水下爆炸产生的冲击波峰值进行模拟,将模拟得到的仿真值与经验公式的计算值进行对比,从而验证该方法的有效性.运用该方法对平板水下接触爆炸实验进行验证,将模拟结果与试验结果进行对比,进一步验证ALE方法的有效性.最后,采用ALE方法分别对不同结构型式的舱段在水下近场爆炸与水下接触爆炸进行数值模拟,研究不同结构型式舱段结构在不同工况下的毁伤特性,定量分析破口大小与结构毁伤模式.      

ANN在一次引爆FAE爆炸威力评价中的应用

在系统分析燃料空气炸药(FAE)爆炸威力主要影响因素的基础上，应用人工神经网络(ANN)理论及方法，建立了一次引爆FAE爆炸威力评价ANN模型，并利用该模型对不同配比环氧丙烷／铝粉混合燃料的爆轰参数及爆炸威力进行了模拟。结果表明，ANN模拟结果与一维多相爆轰模型计算值相当吻合，当铝粉含量处于50％～70％范围时，爆炸威力较为理想，当铝粉含量为65％时，爆炸威力指数达到最大。这一研究可为一次引爆FAE配方及战斗部设计与优化提供有益参考。