横向射流起爆爆震波二维数值模拟

利用Fluent软件对燃烧室内填充化学恰当比的C8H18/O2预混气体进行直接起爆,并对爆震波衍射和爆震波形成以及发展过程进行数值模拟研究;详细分析了横向射流在不同角度、不同位置条件下直接起爆燃烧室内预混气体后爆震波的传播特性和流场特点.     

基于时空守恒元和解元法的爆震流场数值模拟

运用流体力学的基本原理,建立了爆震流场的数学模型,确定了CE/SE方法的守恒元与求解元,对氢氧爆震波的形成和传播过程进行数值模拟,并将计算结果与逐次迭代法计算结果和实验值作了比较,验证了时空守恒元和解元方法计算一维非定爆震流场的有效性与高精度。     

脉冲爆震发动机技术的发展

概述了脉冲爆震发动机的工作循环过程和性能特点,分析了脉冲爆震发动机的研究现状和面临的技术障碍。同时指出脉冲爆震发动机具有热效率高、结构简单、推重比高、适用范围宽等性能优点。     

利用数值分析对有排气喷管脉冲爆震发动机的推力性能评价

脉冲爆震发动机是利用激波加热引起燃烧,间歇产生超声速自由振荡爆震取得推力的发动机.其结构简单、热效率高,作为超声速飞机和下一代空天运载器的动力装置正引起世界关注.对使用氢氧化学反应模型的二维及轴对称脉冲爆震发动机进行了数值分析,评价了其推力性能.     

ULCB钢焊接熔池CET转变数值模拟研究

基于元胞自动机法和有限差分法(CA-FD)建立ULCB钢熔池凝固枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟ULCB钢埋弧焊对接接头熔池凝固时,初生柱状晶结晶转变为次生等轴晶结晶过程中的枝晶生长与溶质浓度的变化。结果表明:焊接熔池凝固开始时,初生柱状晶间竞争生长激烈,主干枝晶长大方向同于温度梯度较大的方向,且生长速度较快;其他方向受抑制较严重,但在竞争中慢速持续生长;同时,在初生枝晶与初生枝晶臂之间、初生柱状晶与次生等轴晶之间的残余液相中,溶质积累,凝固过程结束后形成严重的枝晶偏析。     

炸药多点测温烤燃实验和数值模拟

为了研究炸药热反应规律,采用多点测温的烤燃实验装置,对PBXC10炸药进行了不同加热速率下的烤燃实验,测量了从炸药边沿到炸药中心不同位置的温度变化.建立了炸药烤燃实验计算模型,对炸药热反应过程进行了数值模拟计算.根据实验测量的炸药温度与时间曲线,标定了PBXC10炸药指前因子和活化能,分析了不同加热速率下炸药热反应特征...     

黑索今基含铝炸药烤燃实验和数值模拟

含铝（Al）炸药在烤燃过程中,Al粉会改变炸药内部传热机制从而影响炸药热反应,因此需要研究含Al炸药热反应特征。采用多点测温烤燃法,对压装黑索今（RDX）/石蜡（WAX）（96/4）炸药进行了烤燃实验,获得了炸药内部不同位置处温度变化;结合数值模拟计算,标定了RDX炸药反应动力学模型参数;分别采用多点测温烤燃法和烤燃弹法,对压装RDX/Al/Binder（60/31/9）和熔铸梯恩梯（TNT）/RDX/Al（60/24/16）两种含Al炸药进行了烤燃实验,获得了炸药内部温度变化及点火时间。建立含Al炸药热反应计算模型,计算分析了炸药热反应特征。对RDX/Al/Binder考虑了Al粉的吸热和热传导;对TNT/RDX/Al考虑了相变及多步热分解反应,并采用多组元网格单元计算法同时考虑Al粉的吸热;对炸药烤燃实验进行了数值模拟计算,通过与实验结果比较验证了计算结果的准确性。研究结果表明：Al粉的加入会加快压装RDX/Al/Binder（60/31/9）含Al炸药内部的传热速率,缩短其点火时间,降低炸药热安全性;Al粉的加入对铸装TNT/RDX/Al（60/24/16）含Al炸药的传热过程没有显著影响。     

烤燃弹热点火的LS-DYNA数值模拟研究

为了提高弹箭武器的可靠性,必须对其在一定热条件下的安全性进行评估。文中针对研究含能材料热安定性的烤燃试验,建立了烤燃弹的数值计算模型,利用LS-DYNA3D有限元程序中的热力耦合分析功能对烤燃弹在不同升温速率下的内部传热及炸药和壳体热膨胀的准静态过程进行了数值模拟,得到了炸药的点火时间、点火温度、点火位置以及炸药点火前壳体及炸药热膨胀的幅度、烤燃弹中的压力分布、等效应力及等效应变云图。结果表明,随着升温速率的提高,炸药的点火时间是逐渐缩短的,点火时壳体的温度是逐渐上升的;炸药的点火位置同时也是点火前装置中压力的最高点,装置中等效应力和等效应变的最大值出现在炸药中,与壳体相邻的圆柱环形区域。     

不同热通量下炸药烤燃的数值模拟

以固黑铝炸药为研究对象,针对炸药火烧的烤燃试验或可能受到意外热辐射的热安定性问题,建立了炸药热辐射的数值计算模型.采用计算流体力学软件ANSYS FLUENT,对几种不同的热通量104,105,106 W·m-2下固黑铝炸药的热点火规律进行了计算,得到了固黑铝炸药的点火时间、点火温度及点火位置.计算结果表明,随着热通量...     

底排药快速烤燃特性的数值模拟

为了研究底部排气弹的热安全性,基于高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)底排药两步化学反应机理,建立了底排装置的二维非稳态烤燃模型。在外界加热速率为1,5,10 K·min~(-1)条件下,分析了底排装置的快速烤燃响应特性。结果表明,在上述加热速率下,底排药最先着火位置均靠近底排药外侧壁面附近。外界加热速率的变化对底排药着火位置的影响略小。随着加热速率的提高,底排药发生烤燃响应的着火时间呈指数型衰减。在1,5,10 K·min~(-1)加热速率下,AP/HTPB底排药发生烤燃响应的温度分别为579.4,574.0 K和573.5 K,加热速率对底排药的着火温度影响较小。     

PBX-2炸药加热条件下燃烧转爆轰特性

为了研究炸药在加热前后的燃烧转爆轰特性变化,设计了加热条件下燃烧转爆轰试验加载系统,对Φ30 mm ×400 mm的PBX-2炸药进行了试验。试验中采用热电偶测试装置壳体和炸药表面温度变化过程,采用离子探针测量了燃烧转爆轰过程的传播时间和距离,探讨了加热与未加热PBX-2炸药的燃烧转爆轰特性。结果表明,与未加热相比,加热至85℃时PBX-2炸药更难以发生燃烧转爆轰现象。     

颗粒状HMX、RDX的燃烧转爆轰实验研究

用盖帽探针和离子探针实验研究了颗粒状HMX、KDX的燃烧转爆轰(DDT)。研究表明炸药的DDT过程复杂，点火方式、DDT管材料、杂质都对这些炸药的DDT有一定的影响。     

高密度压装炸药燃烧转爆轰研究

为了给高密度炸药装药的安全性分析提供更准确的依据,在不同约束条件下(DDT管长420 mm,壁厚分别为10,20 mm),进行了PBXC03压装炸药燃烧转爆轰实验,采用电离探针测量了炸药中反应波速度,通过观测管体和反应波速度变化,判断炸药燃烧转爆轰(DDT)的情况.根据高密度炸药状态,建立了炸药燃烧转爆轰计算模型,采用...     

AP和Al含量对DNTF基炸药燃烧转爆轰的影响

为了研究配方组分对二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基复合炸药燃烧转爆轰性能的影响,设计了AP和Al粉摩尔比分别为0.306、0.414、0.574的三种配方。采用同轴电离探针测试技术,对这三种DNTF基复合炸药配方进行了燃烧转爆轰性能试验。从燃烧转爆轰过程中波阵面传播速度及诱导爆轰距离的变化分析了AP和Al粉摩尔比对炸药燃烧转爆轰的影响。结果表明,随着炸药配方中AP和Al摩尔比从0.306增大到0.574,炸药初始燃烧持续时间从1065μs增大1395μs,燃烧速度从141 m·s~(-1)减小到108 m·s~(-1),但对流燃烧段和爆燃段持续时间快速减小,对流燃烧速度从500 m·s~(-1)增加到1668 m·s~(-1),爆燃速度从3000 m·s~(-1)增加到4800 m·s~(-1),发生燃烧转爆轰的诱导爆轰距离从675 mm左右减小到425 mm左右。     

DNTF基炸药燃烧转爆轰影响因素实验研究

为了研究二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基混合炸药燃烧到爆轰转变(DDT)过程的有效调控技术,采用同轴电离探针测量技术研究了点火药量、DDT管壁厚约束、成型方式等对DNTF基混合炸药DDT性能的影响,从DDT管破裂状态、DDT过程不同位置处波阵面速度、诱导爆轰距离等变化对实验结果进行了分析。结果表明,DDT管壁厚约束对DNTF基混合炸药DDT的诱导爆轰距离没有明显影响,都在375 mm左右,但壁厚减小会使爆燃阶段持续时间增加,达到爆轰的初始速度减小到5515 m·s~(-1);点火药量增加对DNTF基混合炸药DDT反应剧烈性没有明显影响,但会减小初始燃烧持续时间和诱导爆轰距离;压制成型试样DDT的初始燃烧持续时间、爆燃持续时间及诱导爆轰距离均大于熔铸成型试样,但反应剧烈性没有差别。     

内管约束强度对无起爆药导爆管雷管燃烧转爆轰的影响

为了研究约束强度对无起爆药导爆管雷管燃烧转爆轰(DDT)的影响,采用外径6mm、厚度1mm的钢、铜、铝材料及壁厚分别为0.3mm、0.5mm、1.25mm的钢作为内管,装填结晶PETN(太安)作为起爆元件。试验表明内管约束程度对PETN的DDT有重要影响,约束越强、管壳壁厚越大,越有利于装药DDT的形成。     

高密实火药床燃烧转爆轰的数学模型

本文对以往燃烧转爆轰数学模型进行了评价.根据现代高性能火炮密实装药的特点,建立了能描述燃烧转爆轰(DDT)现象的一维反应两相流数学模型.其改进包括:考虑火药的可压缩性;提出了与DDT过程相适应的临界点火着火判据;利用熵不等式导出固相体积分数守恒方程;建立了颗粒守恒方程;引进了适合高压的非理想气体状态方程.最后给出了算例.     

等离子体射流点火对燃烧转爆轰影响的二维数值计算

采用二维粘性CE/SE方法对等离子射流点火的多相爆轰进行了数值计算,分别以N-S方程和Euler方程为控制方程,对比了等离子体射流条件下粘性对爆轰流场的影响。分析了不同射流温度、时间及初始液滴半径对燃烧转爆轰过程的影响。计算结果表明：粘性作用对爆轰波的传播过程影响甚小,对爆轰参数数值大小有一定影响。提高初始射流点火的温度和时间,可以显著地缩短形成稳定爆轰的燃烧转爆轰距离（DDT）;当等离子体射流已经充分点燃可爆混合物,继续增加射流时间对缩短DDT影响较小。当液滴半径小于50 μm时,爆轰波峰值压力随着液滴半径的增加而增加;当液滴半径大于50 μm时,爆轰波峰值压力随着液滴半径的增加而减小。计算结果对脉冲爆轰发动机（PDE）的设计与实验具有一定的指导作用。     

高落速云雾爆轰的数值模拟

为了研究落速1000 m·s^-1条件下的燃料分散和爆轰过程,建立了燃料分散爆轰的计算仿真模型,以静态燃料分散及云雾爆轰实验结果作为数值方法进行了验证,分析了2 kg环氧丙烷燃料在高落速条件下分散爆轰的温度、压力随时间变化规律。结果发现：落速1000 m·s^-1条件下,数值模拟得到了云雾形态、浓度场随时间和空间的分布规律,云雾形态大致呈扇形,浓度随距离增加逐渐降低,最终达到稳定分布,云雾径向半径可达2.24 m,同时得到云雾爆轰过程及爆轰压力场、温度场的影响规律,起爆后形成弧形波阵面向外扩散且温度压力不断衰减。数值模拟结果与实验相吻合,为高落速云爆武器系统的安全设计提供了新途径。     

圆锥激波诱导的爆燃和爆轰不稳定性研究

对马赫数为6.5的H2/空气预混气体来流,采用带化学反应的多组分Euler方程,在半锥角为32°的圆锥体诱导下的爆燃和爆轰波结构及其不稳定性进行了数值研究。利用文献[7]实验结果验证了数值模型和计算网格的可靠性。计算结果表明,圆锥激波诱导的燃烧包含爆轰和爆燃两个基本形态,两者在空间上呈现出较规则的不稳定结构,而在时间进程上呈现出两种形态交替出现的周期振荡燃烧不稳定现象。爆轰过程的空间不稳定结构由多个基本的三波点结构叠串而成,而爆燃过程中的反应阵面则呈现出锯齿形状。在一个振荡燃烧周期内,爆燃和爆轰的不稳定性受三波点波系结构、化学反应诱导区内未燃气体的热力学状态以及壁面反射波扰动的影响,表现出爆燃过程中化学反应诱导区长度沿圆锥壁面不断增加和爆轰过程中长度不断缩短的特有现象。研究结果对超燃冲压发动机或驻定爆轰发动机的燃烧室设计有参考意义。