含能材料量子化学计算方法综述

概述了量子化学基础理论,详细综述了含能材料关键参数(密度、生成热、爆热、爆速、爆压和撞击感度)的计算方法,并比较这些方法的特点和适用范围。介绍了CHEET A、EXPLO5等计算软件在含能材料领域的应用。最后,为满足新一代材料高能稳定与绿色环保的综合要求,设计了20种新型高氮含能分子,运用上述量子化学方法估算了其物化和含能性质,并提出了新型含能化合物的设计原则:(1)高氮分子骨架;(2)零氧平衡;(3)基团调节修饰,以期促进含能材料的发展。附参考文献76篇。     

基于分离效率的卧螺离心机CFD分析

从分离效率的角度对卧式螺旋卸料离心机转鼓内的流场进行数值分析.通过剖析推料螺旋与转鼓溢流堰的结构特点可知,转鼓内流体在轴向为薄层流动,在径向由于涡流产生向内流动导致颗粒上浮,这两者对离心机分离效率有决定性的影响.结合CFD数值分析和颗粒的Stokes沉降运动关系,提出将薄层流动与上浮临界粒度应用于离心机分离能力计算的理论和方法.文章通过定义沉降粒度和上浮临界粒度,进一步把分离能力计算与分离效率相关联,使该方法更接近离心机分离工艺的实际情况.通过对工业中典型离心机进行实例计算,证明了该方法的可行性和准确性.     

PROTOS M5卷接机组梗签输送装置的优化设计

为解决PROTOS M5卷接机组梗签输送装置中输送管道容易堵塞问题,通过Solid Works建立管道模型,利用Fluent分析软件模拟空气在管道中流动的形态,对流体在管道中的压力和流线进行分析,得到梗签输送管道的堵塞原因并对该装置进行了优化设计:将封闭式弯管改为开放式振槽,缩短输送管道长度;增加切碎梗签功能,将较长梗签切断,避免过长梗签卡在管道弯曲处;采用直管连接梗签箱与集中负压源,减少负压损失。结果表明:1管道在最大弯曲处、同一截面上出现螺旋式流动时,或在最大弯曲处出现流速为零时,以及管道压力损失过大时,均容易造成管道堵塞。2改进后管道压力和流线分布均匀,管道压力损失由452.8 Pa减小到245.5 Pa,有效解决了梗签输送管道堵塞问题。     

C—N键联唑类高氮含能化合物1-(1H-1,2,4-三唑-3-基)-1H-四唑金属盐的合成与性能

通过C—N键联唑类高氮含能化合物1(?1H?1,2,4?三唑?3?基)?1H?四唑分别与相应的氢氧化物或碳酸盐反应,合成了7种未见报道的1(?1H?1,2,4?三唑?3?基)?1H?四唑金属盐。利用元素分析、红外光谱、质谱等对其结构进行了表征,首次培养得到了其中5种金属盐的单晶,测试了其晶体结构。运用差示扫描量热分析(DSC)研究了该系列金属盐的热稳定性,大部分金属盐均具有较好的热稳定性,其中锂盐脱水后的热分解温度最高(258℃)。利用等键反应计算了部分金属盐的生成焓,其中两种金属盐的生成焓高于1000 k J·mol~(-1)。运用EXPLO5软件估算其爆炸性能,并测试了撞击感度和摩擦感度,结果表明该系列金属盐属于钝感含能材料。     

大型卧式螺旋卸料沉降离心机转子动力学分析

利用有限元软件ANSYS对卧式螺旋离心机转子系统进行动力学分析,通过改变外转子的材料密度将内转子和物料的转动惯量等效转换到外转子的思路建立三维模型,进行高质量的网格划分。利用模态分析得到该模型前六阶固有频率以及其所对应的振型进行讨论,并进一步计算在陀螺效应下的临界转速。此分析方法可为同类离心机转子系统刚度分析提供参考。     

5，8-二硝基四唑并三嗪的理论研究

运用量子化学方法研究了5,8-二硝基四唑并三嗪化合物的结构和性能。在 B3LYP／6-311＋G（2d）理论水平下,对其进行了几何优化及计算了电子密度、IR 和 NMR,以探究其电子结构性质和化学键本质,预估了密度、生成焓和爆炸性能等关键参数。结果表明,5,8-二硝基四唑并三嗪生成焓为497．64 kJ／mol,密度为1．82 g／cm3,其爆速和爆压分别为8．73 km／s 和33．97 GPa,具有良好的爆炸性能,有望成为潜在的含能材料。     

5,8-二硝基四唑并三嗪的理论研究（英文）

运用量子化学方法研究了5,8-二硝基四唑并三嗪化合物的结构和性能。在B3LYP/6-311+G(2d)理论水平下,对其进行了几何优化及计算了电子密度、IR和NMR,以探究其电子结构性质和化学键本质,预估了密度、生成焓和爆炸性能等关键参数。结果表明,5,8-二硝基四唑并三嗪生成焓为497.64kJ/mol,密度为1.82g/cm3,其爆速和爆压分别为8.73km/s和33.97GPa,具有良好的爆炸性能,有望成为潜在的含能材料。     

5-肼基四唑高氯酸含能配合物的合成、表征及性能

以5-肼基四唑(5-HT)为配体,制备5种含能配合物[Cd(HT)_6](ClO_4)_2(1),[Zn(HT)6](ClO_4)_2(2),[Ni(HT)_3](ClO_4)_2(3),[Co(HT)_6](ClO_4)_2(4),[Mn(HT)_6](ClO_4)_2(5)。采用元素分析和傅里叶变换红外光谱对5种配合物进行结构表征。通过差示扫描量热分析(DSC)研究其热分解性能,测试了其摩擦感度和撞击感度。在B3LYP/6-311++g**水平上理论研究了5-HT电子结构性质、自然键轨道电荷以及分子前线轨道。结果表明,5种配合物具有较高热稳定性,分解温度均高于200℃。5-HT四唑环上的N(3)和N(4)原子更容易同时参与金属原子配位,形成以5-肼基四唑为配体的配位化合物。90°摆角、1.96 MPa条件下,配合物4的摩擦感度为96%,800 g落锤下,撞击感度H50为25 cm,其机械感度与肼基四唑汞(HTMP)和高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)相当,有望应用于起爆药领域。     

1,5-二氨基四唑的异构化合成动力学

用密度泛函方法,计算研究1,5-二氨基四唑（DAT）的电子结构及异构化反应机理。在B3LYP/6-311G水平下,对涉及反应各驻点的几何结构、振动频率、自然键轨道、以及零点能（ ZPE）进行了计算;用内禀反应坐标理论（ IRC）获得反应的最小能量路径（MEP）,在耦合簇理论的CCSD（T）方法下计算单点能得到了反应的最小势能曲线;并且用传统过渡态理论（TST）、Eckart 隧道校正理论（TST/Eckart）和变分过渡态理论（CVT）,计算了200～1000 K的反应速率常数。计算结果表明,DAT分子中的N（4）和N（9）易参与金属原子配位,形成一系列以DAT为配体的配位化合物。异构化合成DAT反应为叠氮基关环机理,气态情况下该反应为放热且自发反应,反应活化能较低。     

传统法和有限元法复杂转鼓强度分析及比较

虹吸式离心机转鼓是结构最复杂的离心机转鼓之一,随着离心机越来越大型化,大型复杂转鼓的强度设计要求越来越高.对某大型虹吸式离心机复杂转鼓组件进行强度分析.首先采用传统方法进行应力和变形分析,并利用MATLAB编程进行电算;然后通过有限元法三维实体建模,模拟出转鼓的复杂局部结构和边界条件,采用ANASYS软件对其应力和变形分布进行分析计算.结合两种方法的计算结果,对转鼓强度设计的合理性进行了较全面和深入地评估.同时,两种方法的计算结果的对比,也能在某种程度上保证分析方法的可靠性.这也为其它离心机转鼓强度设计提供了参考.