平板装药驱动飞板运动规律分析

根据夹层装药被引爆后爆轰产物驱动飞板运动的物理过程,建立了飞板运动的简化计算模型．采用三维有限元程序（LS-DYNA）对飞板运动过程进行了数值模拟,并进行了实验验证．理论计算和仿真结果与实验结果具有较好的一致性．得出了上板速度随时间的变化规律,分析了炸药爆速、下板厚度对上飞板运动规律的影响．研究结果表明：采用爆速较高的高能混合炸药或适当提高下飞板厚度,可以明显提高上飞板的飞散速度．     

圆筒实验数据研究高能炸药的爆轰特性（英）

根据圆筒实验数据,采用新方法计算了HMX、RDX、PETN、TNT等炸药的爆轰能,研究了爆轰产物的加速能力,并与CHEETAH的计算结果进行了对比。通过爆轰波在柱壳水介质中传播的圆筒实验方法,预估了炸药的爆压。利用实验和热化学计算的结果推导了JWL状态方程的待定常数,并依据JWL等熵线计算了做功能力。     

反应装甲飞板转角分析模型

分析了反应装甲与射流作用的机理,应用瞬时爆轰相关理论,建立了飞板运动方程,在此基础上建立了反应裳甲飞板转角工程计算模型,利用该模型得到了飞板任意微元、任意时刻的转角参数.研究结果表明飞板在运动中转角只与其速度和炸药的爆轰速度有关,与数值计算和实验的结果相吻合.利用流固耦合方法分析了夹层装药对飞板的作用,为研究平板与射流的相互作用过程提供了飞板变形的相关数据.     

非理想爆轰波阵面传播的Level Set方法应用研究

为了较精确地对非理想爆轰波的传播进行计算,基于爆轰冲击波动力学(DSD)理论,研究了计算二维贴体坐标系中爆轰波阵面传播问题的Level Set方法。根据Ham ilton-Jacobi方程的Godunov差分格式,提出了非正交的贴体坐标系中Level Set函数方程的差分格式及其相应的数值方法。将Level Set方法应用于自行研制的二维流体动力学程序TDY2D得到编码TDY_DSD,对爆轰波的传播及爆轰驱动的实验模型进行了数值模拟计算,所得的计算值均与实验值符合较好。计算结果表明了TDY_DSD程序的正确性和有效性,具有较高计算精度。     

高温高压CO_2状态方程研究

针对爆轰环境下高温高压气体的热力学状态描述,本研究提出了一种基于Lennard-Jones(LJ)势能函数的对比态维里型状态方程VHL(Viral-Han-Long)。基于该状态方程形式和优化的LJ势参数,计算了爆轰产物气体组分CO_2的压力、体积和温度(pVT)热力学关系,并与VLW状态方程的计算结果进行了比较,结果表明,采用VHL状态方程计算得到CO_2体积平均绝对偏差为0.971%,最大偏差为4.04%,采用VLW状态方程计算所得平均绝对偏差20.2%,最大偏差87.149%。VLW状态方程在描述CO_2的高温高压热力学状态时,具有明显的温度相关性,在爆轰环境温度下,计算所得体积偏差随温度的升高而逐渐减小。与VLW状态方程相比,VHL状态方程能够更好的描述爆轰环境下高温、高压CO_2气体的pVT热力学关系。     

PBX-9502炸药超压爆轰条件下的状态方程

分别使用标准JWL和Davis状态方程对炸药PBX-9502超压驱动飞片和球形聚心爆轰问题进行了数值模拟。对超压驱动飞片问题的模拟结果显示,采用标准JWL状态方程计算出的超压段压力、速度结果偏低,而采用Davis状态方程给出的计算结果与实验符合较好。在球形聚心爆轰波的数值模拟中,分别使用Davis状态方程和JWL状态方程计算了LiF飞层的自由表面位移历史,发现在相同时间间隔(1.5μs)内,用前者计算出的位移大于后者(约0.4 mm)。     

爆炸式反应装甲飞板变形计算

根据夹层装药结构飞板变形的物理现象,利用瞬时爆轰理论,考虑了散心爆轰作用,建立了夹层装药平板运动规律工程计算模型,并对飞板运动过程进行三维数值模拟,数值模拟结果与实验和理论计算具有较好的一致性.模型能较好地描述平板在飞行当中的运动规律和变形过程,为研究平板与射流的相互作用过程提供了参考.     

爆炸近区流场的数值模拟方法研究

提出了一种用于模拟爆炸近区炸药、爆轰产物、空气等相互作用流场的数值方法。在欧拉型方法中引入了一种炸药、爆轰产物、空气3种组分的混合模型,该模型中炸药及爆轰产物采用Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程,空气采用理想气体状态方程,在固相与气相间满足等压假设和体积可加性,气相组分间满足等温假设和分压定理。该模型无需迭代求解,计算效率较高。化学反应率采用“点火—生长”模型,采用AUSM₊-up格式计算通量。计算了空气中球形TNT装药的爆炸问题,可以清晰地看到爆轰波在流体界面上发生的透射、反射等一系列复杂作用过程。计算得到的超压峰值在直至距药球表面5 cm的位置都与实验结果符合良好,冲击波到达时间、超压比冲量等与现有实验结果也符合较好,验证了本方法的有效性和准确度。     

反应装甲爆轰压力对穿甲弹运动速度的影响

文中研究了反应装甲爆轰产物压力对穿甲弹运动速度的影响。通过理论计算得到爆轰压力对穿甲弹的速度几乎没有影响．说明影响穿甲弹姿态及速度变化主要由反应装甲飞板和弹的碰撞造成的。     

散心爆轰数值模拟中人为粘性与空间步长的匹配关系

应用LeeTarver反应率和JWL状态方程,得到了散心爆轰数值模拟中人为粘性系数与空间步长之间的匹配关系:距球心越近的计算单元,其人为粘性系数应越大。远离球心处的计算单元,其粘性系数接近一维平面情形。计算了炸药PBX9404的球面散心爆轰过程,结果表明,利用所得人为粘性系数与空间步长之间的匹配关系,可以得到符合散心爆轰波特性的结果。     

抗侵彻过载战斗部模拟装药Hugoniot特性实验研究

通过飞片平面正撞击实验获得了模拟注装TNT炸药在小于1.2 GPa撞击压力下的冲击波速度c和粒子速度u数据，发现在一定的误差范围内实验数据点与注装TNT炸药的Hugoniotc-u曲线接近，说明它们具有相似的Hugoniot特性。因此，在实验研究中可选择与真实装药具有近似Hugoniot c-u曲线的模拟装药代替真实装药进行各种材料动力学研究。     

304不锈钢/Q235钢的多面约束装药爆炸焊接

为了提高爆炸焊接中炸药的能量利用率,使用了蜂窝铝结构乳化炸药和在蜂窝铝结构乳化炸药上端布置覆盖板的多面约束装药方式。蜂窝结构及覆盖板的多面约束减弱了空气中稀疏波对炸药爆轰的影响,降低了炸药爆轰的临界直径,提高了炸药对复板的做功能力。以304不锈钢板和Q235钢板分别作为复板和基板,进行了多面约束装药和普通乳化炸药裸露装药的对比爆炸焊接试验,并采用格尼模型对爆炸焊接窗口和覆盖板对复板碰撞速度的影响进行了理论分析。结果表明,与传统爆炸复合技术相比,结合质量明显提高,并且炸药使用量减小了50%,炸药能量利用率显著提高。而复板碰撞速度随着覆盖板质量的增加而增加,但增加率降低。此外,得到了爆炸焊接窗口并对焊接质量进行了预测,实验和预测结果吻合良好。     

微尺寸叠氮化铅驱动飞片重要结构参数与飞片速度和能量的关系

为获得微尺寸叠氮化铅驱动飞片的重要结构参数与飞片速度和能量的关系,进行微装药驱动飞片的仿真研究。根据叠氮化铅的爆速与密度关系,拟合出基于γ律方程的叠氮化铅Jones-Wilkins-Lee状态方程参数;利用有限元分析软件AUTODYN建立叠氮化铅驱动飞片的仿真模型,并使用光子多普勒测速系统测得飞片速度-位移关系曲线,仿真与试验曲线的一致性好。使用建立的仿真模型分析装药直径、装药高度、加速膛孔径、飞片厚度与飞片速度和能量的关系。结果表明：随着装药直径和高度的增加,飞片速度、能量增长速率减小,装药直径变化对飞片速度、能量的影响更显著;随着飞片厚度增大,飞片速度呈指数下降,飞片能量先增后减,存在着使飞片能量最大的飞片厚度;加速膛孔径小于装药直径时,飞片速度、能量略有下降;加速膛孔径大于装药直径时,飞片速度、能量急剧下降。     

钝感炸药散心爆轰驱动平板飞片研究

散心爆轰和滑移爆轰驱动规律研究可以获得钝感炸药的反应区和反应产物状态方程的信息.根据特定结构的大板试验研究TATB基钝感炸药和HMX基高聚物粘结炸药散心爆轰驱动平板飞片的运动规律,结合试验数据通过理论分析和数值计算,研究了爆轰产物的JWL状态方程参数.结果表明,随着测点半径的增加,飞层的有效药量则有所加大,表现为测点半...     

TNT和TATB炸药爆轰参数的数值模拟

用Gibbs自由能最小原理,通过解化学平衡方程组,求解TNT和TATB炸药爆轰产物系统的平衡组分,计算结果与用BKW和LJD方法计算的结果相近。用自编的程序从碳的石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相中确定出炸药爆轰产物中游离碳更可能存在的相态,并用此相态计算爆轰产物中碳的Gibbs自由能,用Ree修正的WCA状态方程和Ross软球修正的硬球微扰理论,对TNT和TATB炸药爆轰参数进行数值模拟计算,爆轰CJ点的爆速和爆压的计算结果与实验值吻合得很好。     

飞片式无起爆药雷管结构研究

设计了一种新型飞片激发装置的无起爆药雷管,通过铅板穿孔试验研究了飞片直径、厚度和中间装药条件对雷管爆轰性能的影响。研究结果表明:当飞片厚度在0.1~0.3mm范围内时,随着厚度增加,飞片起爆能力增强;直径相同时,厚度为0.2mm、0.3 mm的飞片能够可靠起爆雷管底部装药,飞片厚度0.1 mm时,雷管发生半爆。中间装药密度过大或高度过低都会导致雷管发生半爆,合适的装药密度范围为0.86~1.41 g·cm~(-3),装药高度应不低于2mm。     

基于Jones-Wilkins-Lee状态方程的爆轰波相互作用参数理论分析

基于Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程,利用三波理论和Whitham方法对凝聚炸药爆轰波相互作用后发生的正规斜反射和马赫反射进行了理论分析。推导了基于JWL状态方程的爆轰波正规斜反射和马赫反射压力及马赫杆高度的计算模型;提出了改进Whitham方法中的慢变函数k(ξ) 的理论计算方法。使用PBX 9501炸药和JH-2炸药的试验结果对计算模型进行验证,理论计算结果与试验结果吻合较好。试验结果表明,基于JWL状态方程建立的理论计算模型,对于凝聚炸药爆轰波相互作用后发生的正规斜反射和马赫反射,能够较准确地描述其爆轰参数分布和传播规律。     

2，4-二硝基苯甲醚基熔铸含铝炸药冲击起爆特性

为钝感高能炸药安全性设计和应用提供理论依据和物理基础,深入开展钝感熔铸含铝炸药冲击起爆特性实验研究。建立蓝宝石飞片平面撞击加载炸药一维拉格朗日分析组合式电磁粒子速度计实验测试系统,测量2,4-二硝基苯甲醚（DNAN）基熔铸含铝炸药冲击起爆爆轰成长过程中不同拉格朗日位置的粒子速度-时间变化曲线,获得飞片撞击速度和固相炸药颗粒度等变化对其冲击起爆爆轰成长的影响规律,并确定了该熔铸含铝炸药的冲击Hugoniot关系（D=2.439+2.137u,D为冲击波传播速度,u为粒子速度）和未反应炸药状态方程参数。结果表明：DNAN基熔铸含铝炸药冲击起爆爆轰成长过程的典型粒子速度曲线呈驼峰状,冲击波阵面波后粒子速度明显上升并加速追赶前导波阵面,冲击起爆过程整体表现为加速反应特征;在该装药颗粒度级配范围和加载压力下,加载压力越高或固相炸药颗粒度越小,炸药冲击起爆爆轰成长越快,越早转为爆轰。     

TNT装药(注装)动态力学响应特性研究

利用一级轻气炮实验技术 ,对注装 TNT装药进行了高应变率下的动态冲击实验 ,根据实验数据 ,获得了注装 TNT装药的 Murnaghan状态方程和冲击 Hugoniot参数。并利用拉格朗日分析技术对注装 TNT装药高应变率的冲击实验数据进行了分析和计算。选择 Bodner-Perzyna本构方程作为注装 TNT的本构模型 ,由拉格朗日分析结果拟合出了 Bodner-Perzyna本构模型的参数 ,得到了注装TNT的本构方程。并利用一维计算程序进行了数值仿真 ,从计算角度验证了拉格朗日分析的可行性和注装 TNT本构方程的精确度