非等温旋转曲面温度场的在线监测

精密加工过程中旋转曲面温度在线监测的方法有:红外测温仪测温、CCD热像仪测温、红外传送信号的接触测量、温敏电容及涡流损耗测温.采用斯忒鄱-玻尔兹曼定律的红外测温选用红外传感头实现.基于红外CCD的红外焦平面热像仪以电子扫描代替光机扫描.红外传送信号的接触测量通过红外通讯传递热电偶的温度信号.利用温敏电容对温度敏感的特性,由电容变化可测量旋转曲面附近的温度.利用金属材料在交变磁场中因磁滞效应和涡流效应会引起的功率损耗,能测量出其所处温度场的温度.同时比较了这些方法的利弊,分析了它们的精度影响因素.     

近域爆炸瞬态温度场作用下聚脲涂层灼烧损伤特性

为研究爆炸瞬态温度场作用下聚脲抗爆涂层的灼烧损伤特性,针对不同厚度(1 mm、4 mm和6 mm)的聚脲材料涂覆胶囊式储液容器进行近距爆炸条件下的实验测试。通过爆炸实验获得了聚脲涂层遭受爆炸瞬态高温灼烧后的宏-微观损伤特性,并结合比色测温技术及数值模拟方法分析了爆炸温度场对聚脲材料的灼伤机制。研究结果表明：本研究实验条件下,钝化黑索今(RDX)爆炸温度最大值约为3792 K,大于聚脲材料的初始分解温度(231.2℃)。灼烧现象主要发生在聚脲材料表层,当表层与内部孔洞之间薄层被贯穿破坏时,爆轰产物进入材料内部孔洞导致聚脲的灼烧深度明显增加,并形成斑点状的灼烧外层。聚脲的灼烧程度与爆轰产物密度、爆轰产物沿聚脲层厚度方向传播速度正相关,爆轰产物作用于聚脲层的单位面积质量达到0.0195 g·cm^-2时发生灼烧,且热传导是造成聚脲发生热分解的主要原因。研究方法及结论可为工程防护评估及抗爆聚脲改性提供参考。     

非对称等离子体弧温度场三维重建

等离子体加工技术在处理各类难加工材料的成形与制备方面备受关注,其温度特性是影响加工质量的决定性因素。针对现有温度特性研究大多在弧径向对称的假设前提下完成的问题,提出了一种基于灰度值的非对称等离子体弧温度场三维重建方法。基于灰度值对非对称等离子体弧形貌进行三维重构,重构结果与温度场的定性分布存在对应关系;利用自行设计的黑体炉对比色测温公式进行参数标定,通过比色测温原理得到等离子体弧图像中灰度值与温度的对应关系;将计算得到的温度值代入形貌模型,完成等离子体弧温度场的三维重建。研究结果描述了等离子体弧温度的分布情况,实现对非对称等离子体弧温度场的非接触测量,可为等离子体加工技术的温度控制提供指导。     

用于热毁伤效应评估的单色高温计的研制及应用

研制了一种用于评估炸药热毁伤效应的单色高温计。由单色高温计与热电偶测温对比实验可知,在单色测温中爆炸产物可近似看作黑体处理,其误差率为6.2%。运用该单色高温计对TNT爆炸产物温度进行实验测量,所得的热毁伤效应曲线较完整地反映了爆炸产物扩散过程中温度随时间的变化情况,其峰值温度为3167.15 K。     

红外测温技术测量温压炸药爆炸温度

为了准确测量温压炸药爆炸温度,提出一种利用红外热像仪测量爆炸温度的方法。根据辐射测温原理建立红外热像仪测温模型,首先,结合爆炸火球辐射特性,进行红外热像仪的辐射定标、推导爆炸温度的计算公式,火球辐射温度反演。然后,讨论发射率和大气光谱透过率对测温精度的影响,并给出对应的补偿方法。以PMX炸药为例,应用该方法进行辐射定标和爆炸温度测量,获得爆炸火球随时间变化曲线。实验证明该方法是一种高稳定性、简单有效的测温方法,本研究为爆炸场温度测试提供了切实可行的解决方案。     

红外热成像技术在云团爆炸测温中的应用

利用红外热成像技术研究了具有云团爆炸性质的燃料空气炸药(FAE)的爆炸温度场.实验测试了两发液体FAE和一发固体FAE试验弹的爆炸温度参数,得到了爆炸火球温度的时空分布,并根据火球温度分布分析了燃料的抛撒情况.结果表明,在装药量相同的情况下,固体FAE和液体FAE的爆炸火球表面温度分别比TNT高22.3%和6.2%,1000℃以上高温持续时间是TNT的1.95和1.23倍；液体燃料爆炸形成的火球覆盖面积比固体云爆剂大；预制刻槽的薄壁弹体更利于燃料的抛撒和分散.     

环境温度对发射药自燃的影响

以单基9/7发射药为例,发射药热自燃的数学模型通过实验测定不同环境温度下的自燃时间建立.该试验通过加热器对均热块加热,利用控温仪控制均热块温度.并在均热块腔体中部放入装好发射药的反应器,利用空气浴对其加热.再把测温探头插入发射药中,用测温仪测量温度及时间.由实验知,实验结果与教值模拟基本吻合.     

应用比色测温仪测量燃料空气炸药爆炸过程温度响应

基于光辐射原理，建立了红外比色辐射高温测量系统并对燃料空气炸药分散爆轰过程中的温度响应进行了实时测量，得到了一次引爆型燃料空气炸药和二次起爆型燃料空气炸药爆炸的温度响应，并对两种不同型式的燃料空气炸药的爆炸温度场及其特点进行了对比分析。结果表明，与二次引爆型燃料空气炸药爆炸相比，一次引爆型燃料空气炸药爆炸的最高温度较高，持续时间较长。     

环氧丙烷/空气混合物气-液两相燃爆特性

为了探究环氧丙烷云雾燃爆特性,采用20 L球形液体燃料爆炸测试系统,研究了点火延迟时间和质量浓度对环氧丙烷/空气混合物爆炸特性参数的影响,同时采用高速相机拍摄火焰传播过程,并利用比色测温技术重构了火焰温度场动态云图,探讨了环氧丙烷质量浓度对火焰温度的影响规律。结果表明：随着点火延迟时间的增加,最大爆炸超压和最大超压上升速率均呈先增大后减小的变化趋势,燃烧持续时间与之相反,最佳点火延迟时间为100 ms,此时最大爆炸超压达到最大值0.89 MPa;随着环氧丙烷质量浓度的增加,最大爆炸超压、最大超压上升速率和火焰最大平均温度均先增加后减少,在环氧丙烷质量浓度为498 g·m^-3时,最大爆炸超压和最大超压上升速率均最大,分别为1.02 MPa和60.91 MPa·s^-1,但最大平均温度对应的质量浓度明显比最大爆炸超压低,在质量浓度为415 g·m^-3时火焰平均温度峰值达到最大值1937 K。研究成果可为燃料空气炸药爆轰性能优化和毁伤效能评估提供参考。     

一次起爆燃料云雾爆轰的热辐射

利用改进的红外测温系统,实测一次起爆燃料云雾爆炸体系的辐射温度,研究分析了燃料组成与辐射温度关系的变化特征     

基于红外图像的飞机主体合金温度检测

为提高飞机主体合金温度检测精度,提出基于红外图像的检测方法。以38框BT20钛合金为样品,用瞬态气动热试验模拟系统采集图像,用改进的中值滤波算法预处理,去噪;选彩色种子区域生长法检测。结果表明:本方法可有效处理亮度过饱和,改善图像对比均衡性,增强检测质量;测温距离为7~8 m时,温度误差最低,为0.7℃;高温时检测精度最高为98%;最高去噪值为13.6 dB,高斯噪声去除好。     

电磁兼容电流探头传输阻抗温度误差修正方法

为了解决外场电磁兼容性试验时环境温度影响电流探头测量精度的问题,通过温度变化对电流探头传输阻抗影响机理进行分析,得到了绕线电阻、分布电阻与分布电容等传输阻抗的主要参数与温度的关系。提出了一种电流探头传输阻抗温度误差的修正方法,并选取典型电流探头进行实验测试,获得了其传输阻抗随温度的变化规律和相对误差修正曲面。与标准实验室的实验结果进行比对,验证了该方法的正确性和有效性。结果表明,该方法能在确保测量精度的前提下,将电流探头的使用环境温度扩展到-40 ℃～50 ℃,减小了外场试验测试误差。     

一种HMX基PBX炸药在热与落锤撞击复合作用下的响应特性

为了研究炸药在热与撞击复合作用下的安全性,采用自行设计的试验装置,对Φ20mm×8mm的HMX基PBX进行了20~170℃范围内不同温度下50kg落锤撞击试验。试验中利用压力传感器测试撞击过程中炸药受力变化。利用高速摄影系统拍摄炸药撞击点火过程。获得了PBX炸药在不同温度下的撞击响应特性。结果表明,成型PBX炸药的撞击安全性与温度密切相关,其中82℃时撞击安全性提高,170℃时撞击安全性明显变差。在20~170℃范围内,随温度升高,PBX炸药的撞击感度先降低而后逐渐提高,这与PBX炸药在高温下的力学性能发生变化、热膨胀、热分解导致的损伤以及HMX发生晶型转变等因素有关。     

慢速烤燃环境下引信热响应特性测试与仿真

为揭示不敏感弹药用引信在烤燃试验下的热响应特性,掌握其内部热传递途径及规律,提出烤燃环境下隔爆式引信热响应分析方法。针对引信在受热刺激下的钝感化要求,以典型舰载76 mm口径弹头无线电引信为例进行烤燃试验测试与热有限元仿真,开展升温速率为1.17 ℃/min、终极温度为270 ℃慢速烤燃环境下的引信热响应特性研究。结果表明：基于热阻抗等效原则的“模块替换法”,即以具有相近导热系数的热电偶测温系统替代电池组件,实现了增加嵌入式测温系统不会过多影响引信原有的热量传递通道;设计了可嵌入引信内部的慢速烤燃测温微系统及Teflon材质防热保护壳体,通过试验证实了测温微系统在慢速烤燃环境下具有可靠性高、可同步测试等优势;对比引信内部各组件的温度差异证实了烤燃刺激下引信的热传递途径为压螺-安全和解除保险机构-导爆药-传爆药,明确了增加压螺以及安全和解除保险机构的热阻抗可降低导爆药和传爆药的意外发火概率。     

火药燃烧宽波段热辐射温度测量方法研究

为了准确测量火药燃烧时的高温瞬态火焰表面温度,利用辐射测温理论提出了火药燃烧宽波段热辐射测温方法,集成设计了高温瞬态温度测量系统,并采用单基发射药自由场条件下的燃烧试验,验证了高温瞬态温度测量系统的有效性和可靠性。结果表明,自由场条件下3m处的单基发射药燃烧火焰表面温度在1~10 kg等4种不同药量下实测为1500~1800℃,数据重复性较好,且测量结果与理论计算一致。     

小缸径活塞温度场存储测试系统研究

在原有活塞温度场红外遥测系统的基础上,研发一种新的测量小缸径活塞温度场存储测试系统,并通过试验对系统的实用性进行了验证.试验结果表明该系统不仅可靠性高、体积小、功耗低、对温度场影响小,符合测试系统的要求,而且消除了在原红外遥测系统中常出现的信号短时间中断的现象.     

高速旋转弹丸炸药装药在膛内运动中底层温度的数值模拟

针对装填压装药柱的高速旋转弹丸发射安全性问题,基于摩擦产热-热传导-升温理论,建立弹丸炸药装药在膛内运动过程中因摩擦引起的温度变化计算模型。以某大口径高速旋转弹丸出膛后掉弹事故为计算实例,采用通用仿真分析软件LS-DYNA数值模拟该弹丸在膛内运动全过程,获取装药底面压力和装药与弹体相对角速度随时间变化规律,并结合MATLAB软件获取其具体函数形式,最终计算得到装药在膛内运动过程中的温度变化。计算结果表明：环境温度为50 ℃时,膛内炸药装药与弹体发生显著相对转动,在装药底面发生强摩擦、产生大量热量,向装药热传导后致使底层炸药升温,温度最高达302.3 ℃,远高于炸药热分解温度;热点将在装药表面大量产生,并在弹体内密闭空间快速成长,最终引发装药燃爆,造成掉弹事故;所提计算方法可为该类弹丸炸药装药结构设计和工艺改进提供理论参考。