镁金属微粒非快速燃烧反应模型及数值分析

为深入研究镁金属微粒的燃烧特性,基于Arrhenius定律,建立了镁颗粒非快速反应速率的一维球对称准稳态燃烧模型。模拟了直径为120mm的镁颗粒在大气环境中的燃烧过程。获得了燃烧场温度、反应物组分分布以及颗粒燃烧反应时间。结果表明:采用非快速燃烧反应模型计算得到的反应区最高温度为3568K,镁颗粒完全燃烧时间为21.9ms。这与文献实验值吻合较好。反应物组分氧气和镁蒸气可扩散到反应区外部,与镁颗粒燃烧中止实验后观察到的氧原子存在于未燃镁金属中的现象定性吻合,表明所建立的非快速燃烧反应模型比传统快速反应燃烧模型更能够准确描述镁微粒燃烧的实际工况。     

基于流动与化学反应耦合的镁/聚四氟乙烯烟火剂二维燃烧模型及数值计算

针对镁/聚四氟乙烯(MT)烟火剂燃烧过程中湍流对燃烧的影响关系,建立流动与化学反应相耦合的二维计算流体力学模型,模拟不同质量比MT烟火剂稳态燃烧过程,获得了燃烧场温度、组分分布特性,并将计算结果与文献\[10,16,18\]值进行对比。对比结果表明：燃烧场温度上升段大约20 mm, 这与文献\[10\]实验值吻合较好,且温升段距离与反应机理C₂F₄+M2CF₂+M区域位置相对应;当量质量比为33/67的MT火焰温度最高,与热力计算结果相一致,随着质量比的增加,存在不完全反应;燃料Mg的消耗主要通过与CF₂的氧化反应,Mg与F的反应过程不能忽略,且随着质量比的增大,燃烧产物MgF的比例减少。     

DSC法研究镁/聚四氟乙烯和镁/聚四氟乙烯/氟橡胶烟火药在高压条件下的固相热分解性能

为研究高压条件下压强对镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)和镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(Mg/PTFE/Viton)烟火药固相热分解性能的影响,在0.1、1.0、3.0MPa的氮气环境中,采用DSC法对两种烟火药的热分解性能进行了研究,分析了压强对固相反应机理的影响。结果表明,在两种烟火药的热分解过程中,随着环境压强从0.1MPa升至3.0MPa,分解中止温度从约580℃增至600℃(甚至超过600℃),同时也加深了固相反应进程,使反应放热焓增加;Mg/PTFE分解机理遵循格式中间反应(Grignard reaction)理论,且中间反应过程相对稳定,在0.1、1.0、3.0MPa压强环境下,中间反应过程中Mg的消耗量分别为8.7%、12.4%和15.7%,且随压强增加而增加;Mg/PTFE/Viton分解过程中,复杂的吸热解聚和放热氧化反应相互交织,使DSC曲线上出现多峰现象,并随压强增大趋于剧烈。     

机载布撒器金属气囊的结构设计与性能分析

目前应用于机载布撒器外燃式子弹药抛撒机构的气囊主要由橡胶/芳纶材质构成,针对其承压强度较低、耐氧化性较差的不足,设计了一种金属材质（304不锈钢）的抛撒气囊。分别从承压强度和抛撒性能两方面开展静态承压试验与动态抛撒试验,以验证其用于抛撒系统的可行性。静态承压试验结果表明,壁厚0.2 mm的金属气囊膨胀过程具有良好的气密性,承压强度比橡胶/芳纶 复合材料气囊提高了50%左右、质量降低了约45%;动态抛撒试验结果显示,该结构金属气囊的膨胀形变过程具有良好的对称性,且对抛撒姿态影响很小。试验结果可为金属气囊在机载布撒武器中的工程实际应用提供参考。     

大口径高速平衡炮点火具系统点火试验及理论研究

为了了解点火导线型号的不同对多点点传火系统一致性的影响,也为大口径高速平衡炮选择合适的点火导线提供参考,该文对常用的2种点火导线进行了多点点传火具的发火试验,试验结果表明:多根导线并联降阻,减小连接线长度,可以有效减小导线电阻对点火时间延迟的影响。在试验的基础上,对多点点传火管进一步进行数值模拟,验证了试验中所用24 m、10 mm²铜导线可以有效发挥点火同步性,减小压力波强度,满足了480 mm大口径高速平衡炮对多点点传火系统性能的需求。该研究为相关大口径火炮的点传火系统设计提供了理论和试验依据。     

网状聚氨酯泡沫爆轰试验及数值模拟

针对网状聚氨酯泡沫中氢氧爆轰力学响应特性问题,采用试验和数值模拟相结合的方法,分析了密闭容器内无填充材料、填充孔径20PPI及40PPI网状聚氨酯泡沫三种条件下的爆炸温度及压力值,阐述了网状聚氨酯泡沫作为填充材料防火抑爆的机理.结果表明:多孔泡沫的孔结构对可燃气体爆轰波具有抑制作用,导致温度和压力明显降低,且材料的孔径越小,爆轰波受到的抑制作用越大;数值模拟与试验结果吻合较好,表明计算结果可靠.     

考虑管状药束轴向运动的大口径平衡炮二维内弹道模型的建立与仿真

传统的两相流内弹道模型将火药颗粒作拟流体假设,对于采用长管状药装药的大口径高速平衡炮来说误差较大。为解决这一问题,针对管状药模块化装填的某480 mm口径高速平衡炮提出在欧拉坐标系中考察火药气体的流动情况,在拉格朗日坐标系中追踪管状药束的运动规律;同时针对药束径向运动方程难以建立的问题,提出药束沿径向线性排布药束的思想,建立了考察管状药束沿轴向的运动规律并能够描述火药气体沿轴向和径向的流动情况的内弹道模型,编制程序进行了数值模拟。通过计算结果与试验结果的对比分析,证明了建立的模型有效,得到了火药气体在轴向和径向的压力分布以及药束模块的运动轨迹,为平衡炮内弹道性能的深入研究提供了新的思路。