定容条件下火药实际燃烧规律的数值模拟

为研究火药的实际燃烧规律,建立了定容条件下火药燃烧的修正数学模型,分析了火药实际弧厚的分布及变化、点火不同步和燃速系数变化等因素对火药实际燃烧规律的影响.在此基础上,用考虑综合因素的修正数学模型对定容条件下火药的实际燃烧过程进行了模拟,计算值与实验结果具有较好的一致性,说明修正模型所建立的假设及处理方案是合理的.     

定容条件下火药实际燃烧规律的数值模拟

为研究火药的实际燃烧规律,建立了定容条件下火药燃烧的修正数学模型,分析了火药实际弧厚的分布及变化、点火不同步和燃速系数变化等因素对火药实际燃烧规律的影响。在此基础上,用考虑综合因素的修正数学模型对定容条件下火药的实际燃烧过程进行了模拟,计算值与实验结果具有较好的一致性,说明修正模型所建立的假设及处理方案是合理的。     

发射药在不同装填条件下燃气生成规律的分析

为了研究发射药燃气的实际释放规律,以发射药的燃气生成猛度作为基本参量,对发射药燃气生成猛度在不同条件下的变化规律进行理论分析,并结合密闭爆发器和内弹道数据,绘制和分析不同情况下的Г–ψ曲线,得到在不同装填密度、不同类型的火药和定容、变容条件下,发射药实际燃烧的变化规律。     

密闭爆发器实验中发射药燃烧全过程压力曲线的修正方法

分析了造成密闭爆发器实验时压力损失的两个因素,从造成压力曲线损失的理论关系式出发,无须测量密闭爆发器的壁温曲线,仅根据压力曲线得到了一种适用于火药燃烧的全过程的压力修正方法.该方法能反映出燃气热力参数及余容对压力损失的影响.通过爆发器实验,与传统的修正方法比较,不仅能修正得到火药力和余容,还能修正燃烧全过程的压力曲线以及燃速曲线.新建立的修正方法简单,更具有实用价值.     

半导体桥点火模型的建立及数值模拟

通过对半导体桥点火电路输入能量的分析,基于半导体物理学理论和非傅里叶热传导理论,认为半导体桥在输入能量大于能量临界值(E)时为等离子体点火.建立了相应的数学物理模型,采用数值分析理论对模型进行分析,得到输入能量、颗粒半径、等离子体温度等因素对点火延迟时间的影响分布曲线,这些相关的曲线分布规律证明模型建立的可行性与合理性.     

垂直圆管内液氮流动沸腾的理论模型及数值模拟

分析了液氮流动沸腾过程中气液两相间动量、能量以及质量的传输规律,建立了相应的理论模型,新模型重点修正了界面面积浓度和气泡挣脱直径的计算式;采用新建立的理论模型作为封闭方程对CFX-4.3中内建的双流体模型进行了修正,并采用修正后的双流体模型模拟了液氮在垂直圆管内的流动沸腾过程.数值模拟的结果与文献中的实验数据吻合较好,证明了本文所建模型的合理性.通过数值模拟发现,两相流参数分布的不均匀性对液氮流动沸腾过程中的热质传输特性有重要影响.     

点传火过程中火药颗粒热应力的计算分析

基于点传火过程中火药颗粒的导热机理,分别采用傅里叶热传导和非傅里叶热传导定律建立了描述火药颗粒点传火过程的导热模型.用热应力计算公式得到火药颗粒内部应力场的分布.通过数值求解,系统分析了在不同导热模型条件下火药颗粒的力学特性及其破碎的作用方式,采用火药颗粒破坏函数的概念,研究了点传火过程中火药颗粒在热应力及燃气压力波作用下的微观破坏行为,揭示了膛炸现象发生的原因.     

火药燃速在不同条件下的规律分析

为了深入研究火药燃速在不同条件下的规律,采用密闭爆发器实验和分段数据拟合函数法,通过DY630和SF-3两种火药的燃速压力指数和燃速系数变化规律来分析燃速的变化规律,并与经典理论进行对比分析。分析表明,多孔粒状药的燃速压力指数比单孔管状药的燃速压力指数要小:实际燃速的u-P曲线中的直线阶段(主燃烧阶段)为经典理论的u-p曲线。     

高能低烧蚀火药组份的化学键的选择

本文从能量角度讨论了碳、氢、氧、氮系统中火药能量和组成它的化学键之间的关系。在假设化合物由其相应的键迭加而成的条件下,计算了各种常用化学键的爆热值和比容值,并将本法直接计算的化合物的爆热系数(或比容系数)与简化基本法的计算值作了比较。利用上述各种化学键的爆热值和比容值,对这些化学键的能量特性进行了剖析。在此基础上,分析了现用火药组份的能量特性。最后提出了满足高能低烧蚀的火药组份的选择或设计方向。为理论设计新的火药组份和估算该组份的能量特性提供了一种新的方法。     

关于火药能量概念的探讨

阐明了在火炮条件下，以火药潜能表示火药能量更为实际。火药燃气绝热指数在火药燃烧产物膨胀作功是不容忽视的。新火药设计时应考虑火药的密度潜能问题。