含能材料表面分形维数计算及其对摩擦感度影响

含能材料颗粒的表面粗糙度极大地影响了含能颗粒群的热传导性能,进而直接影响了其感度变化。但由于含能材料表面形貌极不规则,很难用传统的方法对其粗糙度进行定量描述。为了解决此问题,本文基于分形理论的基本原理,采用表面分形维数对其进行表征,以3种制备方法下的HMX颗粒为研究对象,利用MATLAB的图像处理和数值计算功能,计算得到了3组HMX颗粒的表面分行维数,并将此方法的计算结果与文献计算结果进行了对比实验。结果表明该计算方法准确、可靠。并且通过爆炸概率法实验探究了不同表面分形维数对3组HMX颗粒摩擦感度的影响,结果表明,摩擦感度随Ds增大而增大,但是其还与颗粒的晶型,粒径等因素有关,最后用热点学说对实验结果进行了分析。     

外电场对不同组分比例的HMX/NQ共晶炸药感度影响的理论研究

借助分子动力学方法对不同电场不同组分比例的HMX/NQ共晶炸药晶体表面成键能和力学性质进行了研究。利用B3LYP和MP2(full)的方法在6-311++G(d,p)和6-311++G(2df,2p)水平上计算了HMX/NQ(1:1)复合物中不同电场HMX中N–NO_2键离解能和撞击感度h50。结果表明:1:1比例的共晶炸药最稳定、力学性质较好。共晶主要发生在HMX(0 2 0)和(1 0 0)晶面上。共晶复合物的形成使HMX引发键N–NO_2增强,感度降低。正方向外电场增大了晶面成键能和N–NO_2键离解能,升高了h50值,降低了HMX的撞击感度;而负方向外电场对其影响正好相反。正方向外电场使剪切模量G和拉伸模量E值增大,炸药延展性下降。     

18种硝基炸药分子活化能、表面静电势与感度理论研究

对18种炸药分子采用密度泛函DFT-BHand HLYP/6-311G＊＊方法进行优化及能量频率的计算,对计算出的活化能及静电势及其参数进行分析,发现其对撞击感度有很大的影响。本文首先对这18种炸药分子的活化能与实验撞击感度建立线性关系,发现Ea在250-400k J/mol范围内时,H50随着E_a的增加而增加,整体呈现正相关关系。随后对这18种炸药进行分类,分别为硝铵类、杂环类、三硝基芳香族类炸药化合物。分别对这三类炸药分子的实验撞击感度H_（50）与其各自的活化能、表面静电势建立定量关系,结果发现其相关系数很大（0.90＋）。此研究结果为预估炸药分子的撞击感度值提供了一定的理论依据和研究意义。     

纳米金刚石反应热的量子化学研究

为了研究纳米粒子的粒度对比表面能及其参与反应时对反应热的影响规律,本文以球形原子簇来模拟纳米金刚石颗粒,建立了计算纳米粒子比表面能和摩尔反应热的模型,用量子化学方法（AM1）,对粒度不同的金刚石纳米粒子的比表面能以及与二氧化碳反应的摩尔反应热进行了计算。结果表明：纳米粒子的比表面能随其粒径的减小而增大,且随着粒径的增大比表面能减小的趋势逐渐趋于平缓,而摩尔反应热的代数值则随其粒径的增大而增大。     

对置撞击流速度分布的模拟研究

为了加深对撞击流技术的认识，并对应用撞击流技术的各个过程进行指导，构造了计算撞击流流场分布的简化模型，并根据这一简化模型编制的程序，用所计算的结果对撞击流流场内速度的分布进行了分析与讨论。分析发现：撞击流区域内的流场可分为三个区域——入口区、漩涡区和出口区；撞击流的最大径向速度随喷嘴尺寸及入口流速的增大而增大，随喷嘴间距的增大而减小，最大径向速度对应的径向距离随喷嘴间距及喷嘴尺寸的增大都有一个最大值。     

边缘氢化石墨烯片层结构和光谱性质的密度泛函理论研究

以并3-6苯环为氢化石墨烯片层模型,采用量子化学密度泛函理论方法(DFT)在B3LYP/6-31G(d,p)水平上进行了几何结构全优化,讨论了分子结构、能量、前线分子轨道等性质的变化规律。在得到化合物基态稳定构型的基础上,运用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了电子吸收光谱的性质。计算结果显示边缘氢化石墨烯片层均为平面结构,线型扶手椅型结构能量最低,结构最稳定。随着石墨烯片层环数的增加HOMO轨道能量增加,LUMO轨道能量降低,能隙能量降低,最大吸收波长明显红移。     

土壤透气性及粘土颗粒比表面积与粘土颗粒粒度分布分形维数关系

采用数字显微系统测定了部分华南地区土壤中粘土颗粒粒径分布分形维数值,提出了土壤中粘土颗粒群粒度分布分形维数的几何法计算模型,并就这种分形维数与土壤比表面积和土壤透气性等性质的相互关系作了初步探讨。结果表明,采用数字显微系统测定的粘土颗粒粒径分布分形维数值介于2.2708到2.9483之间,与常规方法测定结果吻合;含砂较多的土壤样品,BET比表面积和Blaine透气时间随粒度分布分形维数值增大而减小;含粘粒较多的土壤样品,BET比表面积和Blaine透气时间同随粒度分布分形维数值增大而增大。     

基于B/S模式的含能化合物信息管理系统

为了将现有含能化合物的大量文字资料转化为数字资料,同时增强检索功能,方便科研人员使用,设计、开发了能够存储含能化合物基本信息、物化性能数据、爆轰性能数据和感度性能数据的数据库.该数据库涵盖了含能化合物的重要性能,实现了多用户对含能化合物二维结构及性能精确与模糊检索的功能,提高了检索的命中率和查全率.同时,该数据库为管理员提供了方便添加、删除、修改信息的操作,便于维护,保证了系统的稳定性及安全性.     

电场作用下金属串配合物[Cr_3(dpza)_4L_2](L=Cl,NCS)的结构

用UBP86方法研究了金属串配合物[Cr_3(dpza)_4Cl_2](1)和[Cr_3(dpza)_4(NCS)_2](2)在外电场作用下的几何和电子结构的变化规律。发现随电场增大,高电势端的Cr-Cl和Cr-N键增长,而低电势端的Cr-Cl和Cr-N键缩短。轴向配体L的负电荷由低电势端向高电势端转移,1中原子的自旋密度变化很小,2中低电势端的Cr原子和L的自旋密度变化较明显。随电场增大,分子能量下降,偶极矩呈线性增大:HOMO和HOMO-1轨道能升高且轨道分布移向低电势端,相反,LUMO轨道能减小且轨道分布移向高电势端,使HOMO-LUMO能隙减小,有利于金属链的导电性。电场对2的上述结构和性质的影响尤为显著。     

多壁纳米碳管振子及其能量耗散的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟的方法,模拟了不同温度下,不同管型的多壁纳米碳管振子;讨论了温度变化、壁面原子间的匹配程度对振动特性及振动过程中能量耗散的影响,根据能量的消耗来计算管壁间的摩擦力的大小.模拟结果表明,多壁纳米碳管振子在作减幅振动过程中不断有能量的消耗,振动频率可以超过80吉赫(GHz),振动时的恢复力与内外碳管重叠面积无关,通过统计消耗能量所计算的摩擦力大小在10-5 nN/atom量级;摩擦力的大小随温度升高有增大的趋势,但与管壁间原子匹配程度的相关性不大.     

超高压微射流撞击壁面流动特性仿真研究

研究了超高压微射流撞击壁面动力特性优化控制问题,使微射流能最大限度地保持高压能量。为此提出一种集微射流、超高压技术和撞击流三者优势于一体的制备微乳液的新方法,针对超高压下微射流撞击壁面的流场基础研究数据缺乏的问题,分别用三种湍流模型:标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable模型对三个截面进行了计算,进行分析比较优缺点以及对超高压微射流撞击壁面流场的适用程度。仿真结果表明,高速射流的撞击会产生巨大破碎作用。通过对喷嘴出口到壁面的速度和动压的结果分析,最佳的距离能获得最大的碰撞能量,有效地解决了喷嘴出口到壁面距离的优化,以便得到更好的粉碎效果,为射流撞击动力学的研究提供了依据。     

固阀塔内颗粒夹带特性研究

对固阀塔内泡沫层中颗粒浓度分布及塔板上方分离空间颗粒夹带速率进行研究。实验表明在泡沫层内并不是所有颗粒都处于悬浮状态,悬浮颗粒浓度分布与泡沫层高度、颗粒粒径及气液流量等因素有关。颗粒悬浮百分含量与颗粒粒径和泡沫层高度成反比,与气体流量大小成正比。对于给定的表观气速和泡沫层高度,悬浮颗粒百分含量受液体内颗粒浓度影响较小。泡沫层表面颗粒浓度随着表观气速的增加和溢流堰高度的降低而增大。随气体流量增加及泡沫层表层颗粒浓度增大,颗粒夹带量会增加;随泡沫层高度增加,颗粒夹带量减少。泡沫层上方颗粒夹带速率受板间距、表观气速和泡沫层表层颗粒浓度影响较大。通过对颗粒在气泡尾涡内的受力分析,建立了泡沫层内颗粒浓度分布模型,并且结合塔板上方分离空间的雾沫夹带速率,建立了固阀塔板上方颗粒夹带速率模型     

新型高能量密度化合物NAPTDO性能的理论研究

新设计一种高能量密度化合物3-硝基氧化偶氮基-4-硝氨基吡嗪并-4’,6’-二氧化-1’,2’,3’,4’-四嗪（简称NAPTDO）。采用B3LYP法,在6-31G**基组水平上对其结构进行了优化,计算了其性能,得其稳定的几何构型;在振动分析的基础上求得体系的振动频率、IR谱,采用Monte-Carlo法计算了密度,利用Polizer等推导的固相生成焓预估公式估算了生成焓,使用Kamlet-Jacobs公式和VLW方程预估了爆轰性能。结果表明:NAPTDO由四嗪环并吡嗪环构成,2个环几乎在同一个平面内,形成离域大π键,硝基氧化偶氮基与吡嗪环呈一定夹角,且硝基不稳定,易脱落;NAPTDO预估性能与HMX和CL-20相比较,其密度(2.002g·cm^-3)、爆速(9569 m·s^-1)和爆压（50.18 GPa）均高于HMX,略高（或基本相当）于CL-20。     

复合型本安电路放电特性影响因素分析

现有针对复合型本安电路放电特性的研究或缺少数学分析,或对放电特性影响因素考虑不全面。针对上述问题,分析了复合型本安电路放电原理,推导出复合型本安电路在非振荡状态下的放电电流、功率及能量数学模型,采用Matlab软件对电源电压、电感、电容、电阻等参数对复合型本安电路放电特性的影响进行了仿真研究。结果表明:随着电源电压增大,放电电流和功率稳定值增大,同一时刻的放电能量增大;随着电感增大,对电流的阻碍作用增大,放电功率和能量均逐渐减小;在初始阶段,放电电流、功率和能量不随电容变化而变化,之后均随电容增大而逐渐增大;电阻R越小,对放电电流、功率及能量的影响越大;放电电流、功率及能量均随电阻R1增大而减小。     

微乳液法制备纳米WO3粉体

采用CTAB/正丁醇/正辛烷/水微乳体系制备了纳米WO3粉体,并用X射线衍射仪、透射电子显微镜对WO3粉体进行了表征,研究含水量、煅烧温度对WO3粉体的物相结构、粒径大小和形貌的影响.研究表明:随着含水量增加,WO3颗粒的粒径逐渐增大;随着煅烧温度的升高,出现了单斜晶系和三斜晶系的WO3颗粒,WO3颗粒不但粒径逐渐增大,形貌发生变化,而且团聚更加严重.     

酚类抗氧化剂结构-活性的ab initio研究

采用ab initio方法,在HF/6-31G水平上对4种酚类抗氧剂的平衡几何构型、净电荷及前线轨道组成和能级等进行了理论计算研究,探讨了这些化合物的结构特征、抗氧化活性和取代基效应。研究表明,这些抗氧化剂HOMO和LUMO均为π-分子轨道。由共轭大π-键的离域性和HOMO与LUMO的性质表明,不饱和的共轭体系不仅能与自由基结合,还因共轭体系的孤对电子更易转移而与金属形成配位键和化学吸附膜,添加剂的电子结构性质决定了抗氧作用。研究还表明酚类化合物的抗氧化活性与其释放活泼氢生成苯氧自由基的能力有关,活性大小与O-H间的Mulliken集居数、净电荷差、前线轨道能级和反应终态能量下降量有关。4种酚类化合物的抗氧化活性:化合物Ⅰ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅲ,与实验结果一致。     

冲击作用下碳纤维混凝土的力敏性试验研究

碳纤维混凝土(CFC)具有良好的力敏特性,能制成传感器用于混凝土结构的状态监测.利用钢球自由落体撞击圆柱形试样,进行了老化前后和不同撞击高度的试验,并分析了各因素对试样力敏性的影响.试验结果表明:试样的电阻变化对冲击作用响应快;老化前的试样在承载较小时,试样处于弹性区,电阻随压力增大而减小,承载较大时,试样进入弹塑性区,电阻随压力增大而增大;老化后的试样,承载即进入弹塑性区.     

泰勒冲击载荷下的炸药动态响应过程数值计算

为了研究Comp.B炸药在泰勒惯性冲击载荷下的力学响应特性,基于非线性有限元LS-Dyna软件与Johnson-Cook 材料本构模型,建立了两种不同装药模型的有限元模型并进行了仿真,验证了模型的正确性与合理性.通过计算得到了装药模型在不同冲击载荷下的变形、应力曲线及应力的尺寸效应.药柱撞击面附近只在撞击初期(侧向稀疏波抵达中心前)出现高压,其余时间药柱处于弹塑性变形阶段;同一冲击速度下,药柱应力峰值随尺寸的增大而增大,且增幅逐渐变小.结果表明计算方法可行,所得结果对炸药装药结构设计、使用及运输过程中的安全性具有指导和预测作用.     

地铁车辆耐撞性分析及多级能量吸收系统的验证

为研究地铁头车的耐撞性及其多级能量吸收系统设计的合理性,建立能够反映真实情况的头车用半自动车钩及其剪切装置模型.利用PAMCRASH软件,参考EN 15227标准,设定模拟运营工况,计算头车与刚性墙撞击工况,得到该车吸能结构的变形模式和最大吸能量;然后计算两头车对撞工况,从逃生空间、撞击力和加速度等方面评价车体的耐撞击性.计算结果表明该地铁头车耐撞击性能良好,多级能量吸收系统设计合理.     

酰胺类驱避化合物与L-乳酸缔合及其对驱避活性影响的计算

利用量子化学方法对酰胺类驱避化合物与嗅觉引诱物L-乳酸之间的缔合作用进行了定量计算,再利用定量构效关系手段研究了该作用对驱避活性的影响。应用GAUSSIAN软件,计算了酰胺类驱避化合物与L-乳酸之间的缔合能量和几何参数;借助AMPAC和CODESSA软件计算获得各类描述符;使用CODESSA软件中的启发式回归方法建立了描述符与驱避活性之间的定量构效关系模型。结果表明:酰胺类驱避化合物与L-乳酸之间存在中等强度的氢键作用,氢键作用的能量约为20KJ/mol,作用距离在(2.0~2.2)A之间,角度在130°~180°之间。定量构效关系计算获得了一个R~2为0.7345的四描述符模型,模型检验结果理想,该模型中有2个描述符来自缔合体,表明酰胺类驱避化合物与L-乳酸的缔合对驱避活性存在显著影响。本研究为驱避化合物与引诱物存在缔合作用并对驱避活性存在影响的观点提供了支持,也为蚊虫驱避机理研究提供了新思路。