炸药烤燃数值模拟研究

炸药在生产、运输、储存过程中,可能遇到一些意外的热辐射等环境。这对炸药的安定性、适应性提出了要求。因此本文,针对炸药在热作用下的反应规律和条件,利用fluent软件研究其烤燃过程和机理,与实验数据对比证明具有可行性。     

自由空间对炸药慢烤响应特性影响的研究

为研究弹药中自由空间对烤燃响应剧烈程度的影响,采用主装药为RDX的高能炸药压制6种不同直径的药柱,以(1±0.2)℃/min的升温速率进行了慢速烤燃试验。实验结果表明:当弹药内的自由空间比值为0、45.71%时出现了爆炸现象,自由空间比值在10.25%时出现了部分爆轰,而自由空间比值为19.95%、29.09%、37.67%时则出现了爆轰现象,响应最为剧烈。由此可见,当壳体、炸药及装药密度不变时,在一定范围内,随着自由空间的增加,响应的剧烈程度增大,超过这个范围,随自由空间的增加,响应的剧烈程度减小。自由空间是影响烤燃响应剧烈程度的重要因素,研究结论能为弹药在热环境中的安全使用提供参考。     

橡胶隔层对炸药烤燃速率的影响

炸药及炸药制品的储存、运输、使用过程中可能受到意外的外界热源作用。这为炸药类产品的储存、运输、使用提出了严格要求但是意外难以避免,所以对炸药类产品的烤燃研究就显得至关重要。本文通过有限元的方法对钢壳内装药有无隔层进行了数值模拟分析得到在同等热通量作用下,使用橡胶做隔层比无隔层情况下,炸药的升温速率明显减小,这说明了使用隔层可以缓解外界热源对炸药的烤燃效应。     

二硝基茴香醚的可视化烤燃试验

为更深入地了解熔铸炸药在慢速烤燃过程的反应现象,以可视化烤燃装置开展了二硝基茴香醚(DNAN)的慢速烤燃试验。试验观察到DNAN的烤燃过程主要经历4个阶段,分别为固液相变阶段、慢速分解阶段、气体快速溢出和药液喷发及点火阶段。测试和计算了DNAN在270℃下的点火延滞期,结果表明空气对流解热方式会延长点火延滞期。相比于DSC测试方法,本试验方法可以避免因样本量少而导致的结果失真,同时能够获得更多的热分解反应的细节信息,对于研究含能材料的热分解及热爆炸过程具有重要意义。     

不同铝粉含量RDX基浇注PBX炸药的慢速烤燃特性研究

通过差式扫描量热法(DSC)测定不同比例Al/RDX浇注PBX炸药的热分解过程,分别获得不同升温速率下的热分解峰温,根据Kissinger方程计算了其表观活化能,分析了表观活化能与Al/RDX比例的关系。采用实验室慢速烤燃试验,获取了不同Al/RDX比例配方的响应特性。结果表明,Al/RDX比例与配方表观活化能及慢速烤燃响应特性有关,Al含量为15%时,表观活化能最小,发生慢速烤燃响应的时间最早,但是响应剧烈程度最低。     

FOX-7/HMX混合炸药烤燃试验的数值计算

为研究FOX-7/HMX混合炸药的热响应特性,基于热爆炸理论中的热平衡原理,以McGuire-Tarver三步反应模型及成核和生长反应模型分别描述HMX和FOX-7的化学反应过程,建立了FOX-7/HMX混合炸药烤燃过程的计算模型.将建立的计算模型以用户自编函数的方式添加到Fluent软件中,对混合炸药的烤燃过程进行了...     

不敏感弹药引信慢速烤燃热防护效能研究

在满足弹药作战效能需求的同时,避免受意外热刺激造成弹药的连环爆炸已经成为各国高度重视的技术难题.通常金属材质引信壳体的导热系数大,遭受到环境热刺激后热量传导速度快,严重危及了后续的导爆药和传爆药安全.为了研究引信防护壳体材质对热量的阻隔能力,进一步提升引信热防护效果,本文以典型舰载76 mm口径弹配引信为例,研制了基于石英灯阵列的可控烤燃系统,用于模拟热环境刺激;设计并实现了嵌入于引信的多路测温微系统,试验证实其具有高可靠嵌入测试、多路同步测试优点;通过配合使用有限元热仿真技术,分析了慢速烤燃条件下热防护层对引信体内导传爆药温度响应影响,确定了防护壳体材料可有效减少热量的传递;此外,在对聚四氟乙稀、铝镁质纤维、陶瓷隔热瓦材料（FRCI-12）、气凝胶毡4种防护添加材料的慢速烤燃仿真分析,证实了气凝胶毡的热防护效果最佳.     

燃煤锅炉可调卫燃带活动隔热层的设计

提出了可调节燃带的物理模型,计算和分析了可调卫燃带隔热板主要热物理参数对各层隔热板内壁温的影响,并据此给出了隔热板安全工作时隔热板材料导热系数和厚度的推荐值。传热计算表明：如隔热板材料采用推荐的导热系数和厚度,当2层隔热板重叠时内外层隔热板不需要冷却保护,而3层隔热板重叠时只有外层隔热板内壁温度超过耐热钢允许的工作温度,因而应对外层隔热板采用冷却保护措施。     

炸药慢烤热点火起爆数值模拟及试验研究

开发了炸药烤燃热起爆仿真计算程序,烤燃求解器采用交替方向隐格式,起爆求解器采用5阶WENO格式进行计算,实现了炸药受热升温到起爆演化全过程数值仿真计算.使用的交替方向隐格式具有无条件稳定、受网格限制小、求解效率高的特点,烤燃计算中引入液相率β对炸药相变进行描述.以TNT炸药为研究对象开展慢烤热起爆数值模拟研究,得到了炸药局部温度演化和临界点火阈值,并给出相变对烤燃过程的影响规律.同时开展TNT慢烤实验,通过嵌入式热电偶传感器对程序进行了验证,仿真得到的温升曲线及相变平台与实验结果对比良好,证实了计算的可靠性.通过力-热-化耦合的模拟计算,给出了炸药受热后点火区域和演化规律,发现反应初始阶段由温度主导,随着反应进程发展转变为压力主导.     

直列式火工品装药的热烤试验设计及其研究

目的 设计有关直列式火工安全性热烤人装置,方法 用一维热爆炸模型进行模拟计算,结果 计算得到在钝感弹药的热烤实验中,弹壳内的炸药、推进剂及火药吕所处的环境温度、结论实验装置的设计是合理的,该试验设计可能达到直列式火工品在钝感弹药烤试验条件下的热环境,这一装置也适用于小尺寸弹药的模拟试验。     

新型HMX基耐热炸药性能研究

为克服高分子粘结耐热炸药药柱尺寸变化导致石油射孔弹药型罩反弹的弊病,西安近代化学研究所研制了一种不含高分子黏结剂的HMX基耐热炸药。按照GJB 772A—97和GB/T 20489—2006对其性能进行了研究,结果表明:其撞击感度为40%,摩擦感度为28%;密度为1.694 g·cm-3时,抗压强度为7.84 MPa;密度为1.807 g·cm-3时,爆速为8 709 m·s-1,高于H781炸药;真空安定性和耐热性能与H781炸药相当;平均穿深较H781高出5%。     

基于MATLAB的临界热绝缘直径初探

保温层厚度影响传热特性。本文分析了在常导热系数和变导热系数条件下圆柱形管道和球形容器的传热模型,给出了有关计算式,利用MATLAB对传热过程进行了数值模拟,获得了相应情况下的临界热绝缘直径、外表面温度和散热量。丰富了已有文献中关于球体模型的探讨,为工程应用及保温层设计提供参考。     

环保气体开关柜中复合绝缘结构绝缘特性研究

环保型气体绝缘开关柜若要保持尺寸小巧紧凑的特点,需要引入固体绝缘技术,研究气固复合绝技术并掌握其绝缘特性。基于电场仿真和试验对12-24kV环保开关柜中存在的几种典型复合绝缘结构进行了研究。通过理论计算及电场仿真得出：在相同绝缘结构下,高压带电体上添加固体绝缘材料后,气隙内最大电场强度可降低约20%,提升绝缘性能;通过试验得出在高低压电极之间合适位置添加绝缘板屏障,能提升绝缘性能2-3倍;通过合理设计固体绝缘件外形及添加屏蔽能大幅度减少固体绝缘件表面电场强度,降低沿面放电发生的几率。通过分析研究,得出了提高气体固体复合绝缘结构的耐压强度的优化方法,为尺寸紧凑且高绝缘性能的环保气体绝缘开关柜及其他应用复合绝缘结构的高压电器的研发提供设计参考。     

条形装药接触爆炸对金属靶板作用的断裂效应

研究条状爆炸载荷局部作用于金属矩形板的断裂效应 .基于矩形板在局部爆炸脉冲载荷作用下的塑性动力响应 ,提出了断裂临界判据 ,得到了靶板达到临界断裂点时所需的冲量准则 ,并对照条形装药不同位置处的冲量计算式 ,计算出靶板达到不同断裂毁伤等级时所需装药量 ,实验验证结果与理论计算结果吻合较好 .用该结果可对金属靶板的爆炸断裂效应研究或抗爆分析及工程实际运用结果进行有效预测     

橡皮炸药沟槽通道爆轰波传播特性

目的　研究以ＲＤＸ为主体的橡皮炸药在沟槽通道中爆轰波传播特性及新的装药方法; 方法　以黄铜作基板,用药片整体雕刻填充法装药进行炸药传爆性能实验; 结果得到以ＲＤＸ为主体的橡皮炸药在沟槽通道中爆轰波传播的各种临界尺寸数据; 结论　将以ＲＤＸ为主体的橡皮炸药及药片整体雕刻填充法装药用于爆炸逻辑网络装药技术研究是可行的;     

氧平衡对膨化硝铵炸药爆炸性能的影响

研究在不同氧平衡条件下的膨化硝铵炸药的爆热、比容和有毒气体排放量 ,得到结论 :随着膨化硝铵炸药的氧平衡由 - 0 .1%下降至 - 4 .5 % ,炸药的爆热由3838.71kJ·kg-1降至 35 5 5 .99kJ·kg-1,炸药比容由 96 0 .94L·kg-1升至 985 .85L·kg-1,炸药爆炸后的有毒气体排放量由 1.81L·kg-1升至 6 3.32L·kg-1。     

陶瓷涂层材料多模态数据表征学习

陶瓷涂层具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特性, 其热膨胀系数和热导率等参数与其性能息息相关. 为解决陶瓷涂层性能实验成本高、测试困难等问题, 提出了陶瓷涂层材料多模态数据表征学习的性能预测方法. 首先利用高斯混合模型虚拟样本生成(Gaussian mixture model virtual sample generation, GMMVSG)算法生成符合真实陶瓷涂层数据分布的样本来扩充数据集; 其次利用卷积神经网络 VGG16 对陶瓷涂层的显微结构图像数据进行特征提取, 利用 TabNet 对结构化数据进行特征提取, 将提取到的图像数据特征与结构化数据特征融合; 最终根据多模态数据表征建立基于K-最近邻(K-nearest neighbor, KNN)、支持向量机回归(support vector regression, SVR)和多层感知机(multi-layer perceptron, MLP) 3 种机器学习算法的预测模型, 对陶瓷涂层的性能指标, 即热膨胀系数和热导率进行了预测. 实验结果表明: 提出的多模态数据表征学习模型的预测结果要优于单模态数据表征学习模型, 其中基于 MLP 算法训练的多模态数据表征学习模型对陶瓷涂层性能的预测效果最好; 在测试集中, 对陶瓷涂层热膨胀系数预测的平均绝对误差(mean absolute error, MAE)和均方误差(mean square error, MSE)分别为 0.026 6 和 0.001 7, 对热导率预测的 MAE 和 MSE 分别为 0.017 9 和 0.000 7. 所提出的陶瓷涂层材料多模态数据表征学习方法有效融合了结构化数据与非结构化数据, 联合学习了各模态数据的潜在共享信息, 成功提升了对陶瓷涂料层材料性能预测的准确度.     

炸药柱热爆炸临界环境温度的研究

测定了改性１１０５（Ｇ１１０５）和聚奥１５９（ＪＯ１５９）两种塑料粘结炸药柱的３种尺寸（ｄ×ｌ分别为１０ｍｍ×２０ｍｍ，２０ｍｍ×３０ｍｍ，３０ｍｍ×４０ｍｍ）在非限定条件下的热爆炸临界环境温度；计算了在Ｔｈｏｍａｓ边界条件下（０〈Ｂｉ〈∞），３种长径比圆柱的热爆炸临界判据，结果表明，使用由ＤＳＣ分析出的热动力学数据可以很好地计算热稳定性较好的炸药柱的热爆炸临界环境温度。     

保温絮料的结构及其隔热性能的研究

在研究保温絮料中纤维形态及聚集方式与其隔热性能关系的基础上,讨论了“太空棉”类保温絮料的结构和性能问题,提出利用高收缩和低收缩合成纤维混配、结合热处理生产新型高膨松絮料的方法。