爆炸分散过程的数值模拟研究进展

近年来与含毒危化品相关的爆炸事件频频发生,给国家和人民生命、财产安全都带来了严重危害。爆炸作用下扩散过程复杂,不易掌握和控制。分析对比了爆炸分散在化学武器、燃料空气炸药、灭火弹药中等应用,从理论和数值模拟等斱面对爆炸分散过程的相关研究进行了综述,总结了整个抛撒过程中被分散介质的颗粒速度、浓度、形成气溶胶云团的范围等主要参数的研究进展,得出启示幵提出了今后对含毒危化品的研究斱向。     

基于水射流技术的表面退漆数值实验

应用水射流除去物体表面漆层是一种先进的退漆工艺.本文考虑在漆膜和基体的真实粘附状态下,建立水射流表面退漆的数值模拟模型,分析了射流速度、射流直径以及射流角度对提高退漆效率的影响,仿真不同清洗角度时退漆所需的射流门限速度.在垂直射流时,模拟得到除去漆膜的门限速度和考虑退漆效率以及经济成本的最佳退漆速度;指出在达到能有效的退去漆膜的射流速度时,射流不会对基体造成损伤;退漆的面积首先随着射流直径的增大而增大,最后增加趋势趋于平缓;模拟得到射流速度一定时的最佳射流角度;同时指出射流角度越小,其门限速度越大;当射流角度小于一定值时,门限速度急剧上升.     

微喷管氢气非预混射流火焰燃烧特性

采用考虑详细化学反应机理的数值计算,对空气伴流中微圆管氢气非预混射流火焰进行了研究。不同流速下火焰OH基元分布数值计算与实验结果吻合较好。结果表明：当微圆管内径保持不变时,随着燃料速度减小,火焰最高温度逐渐降低。当燃料速度接近熄灭极限速度时,火焰最高温度开始急剧下降;微圆管氢气非预混射流火焰存在最小流速对应的熄灭极限;随着管壁材料热导率降低,火焰中心轴线上的最高温度逐渐升高,喷口处壁面温度也升高;管壁材料热导率对火焰熄灭极限速度影响不显著。     

微喷管氢气非预混射流火焰燃烧特性

采用考虑详细化学反应机理的数值计算,对空气伴流中微圆管氢气非预混射流火焰进行了研究。不同流速下火焰OH基元分布数值计算与实验结果吻合较好。结果表明:当微圆管内径保持不变时,随着燃料速度减小,火焰最高温度逐渐降低。当燃料速度接近熄灭极限速度时,火焰最高温度开始急剧下降;微圆管氢气非预混射流火焰存在最小流速对应的熄灭极限;随着管壁材料热导率降低,火焰中心轴线上的最高温度逐渐升高,喷口处壁面温度也升高;管壁材料热导率对火焰熄灭极限速度影响不显著。     

硬质聚氯乙烯给水管材料的应力松弛行为

本文研究了硬质聚氯乙烯给水管材料拉伸屈服强度与拉伸速度之间的关系；利用时间－温度等效原理，通过平移叠加得到了温度为20℃，松弛时间从10^-3-10^4h的应力松弛模量主曲线；用类似方法将材料各温度下的屈服强度与拉伸速度倒数的实验曲线平移叠加得到了相应的主曲线，并用此初步研究结果对硬质聚氯乙烯给水管材料的长期耐压行为进行了评价和比较。     

复合材料层合板冲击损伤剩余强度分析

民用飞机复合材料结构设计时必须考虑复合材料层合板的冲击损伤.通过试验测量和数值模拟两种方法分析碳纤维增强复合材料层合板低速冲击损伤后的剩余压缩强度,试验采用标准试验规范进行测量,数值模拟分析采用层内渐进损伤模型和层间Cohesive模型模拟分析层合板冲击损伤以及剩余压缩强度.数值模拟与试验结果对比表明,该数值模拟分析方...     

柔性钻杆优化设计及承载能力研究

根据柔性钻具的工作状态和井眼曲率半径,采用强度理论和几何关系,考虑柔性钻杆与井眼曲率的柔度匹配,使柔性钻杆在安全承载的条件下柔度达到最大,对柔性钻杆主要结构参数进行了优化设计,推导出相应的计算公式。采用数值模拟方法,考虑柔性钻杆各部件间的接触非线性和材料非线性,建立了单节柔性钻杆局部模型,采用增广的拉格朗日接触算法进行计算,得到造斜段柔性钻杆能承受的极限扭矩为2. 0kN·m,为验证数值模拟方法的正确性,对柔性钻杆开展了扭转试验研究,可知柔性钻杆的破坏扭矩与数值模拟得到的结果相吻合。     

基于Fluent的稠油燃烧管数值模拟

应用SCDM软件,建立稠油燃烧管物理模型,并用ICEM对模型划分网格.选择k-ε模型,对不同注气速度时的温度云图和速度云图进行数值模拟,对不同稠油尾气中二氧化碳和水的质量云图进行分析.数值模拟结果表明:空气注入速度足够高时,燃烧管尾部产生涡流,导致局部温度升高;稠油流动速度随空气注入速度的增大而增大,但当注气速度过大时,涡流导致流速降低;稠油密度越大,尾气组分质量分布越靠近燃烧管尾端.数值模拟结果可为稠油矿场生产提供理论依据.     

液体燃料爆炸抛撒和云雾形成全过程的数值研究

对燃料空气云雾形成过程进行数值模拟。因过程的复杂性分近场与远场两个阶段处理。对近场阶段,利用运动边界处理方法,建立一维气相流动模型和液相运动模型。对远场阶段,采用多相流模型描述云雾膨胀运动过程。将两过程耦合,对抛撒全过程编制程序。数值预测给出了云雾区内的重要物理参数变化,计算的云雾外形变化曲线与实验结果具有较好的一致性。     

紫外光对PP蠕变行为的影响

通过对聚丙烯(PP)施加紫外光的方法研究了紫外光对其蠕变行为的影响,利用蠕变性能测试、GPC、XPS、PALS、SEM等手段考察了紫外光作用下的PP蠕变行为及其失效机理。实验结果表明:紫外光能加速PP的蠕变失效,其失效机理与辐照强度有关;短时间失效主要是由紫外光引起的分子链段的活性变化所致,长时间作用下的失效,主要是紫外光引起的老化导致材料强度的削弱所致;另外,对不同种类的PP,在相同的外部条件(下温度、应力和紫外光,)其失效速率与结构和分子量无关,只与该温度下材料的屈服强度有关,屈服强度越高抗,蠕变能力越好。     

中心药量对燃料的抛散作用

通过燃料抛散过程的高速运动分析系统观测,分析燃料抛散物理过程的不同阶段,阐述了中心药对燃料的抛散作用。研究结果表明,燃料抛散过程可以分为加速运动阶段、减速运动阶段和湍流运动阶段。在一定范围内,燃料抛散的最终云雾半径与FAE装置中心药量无关,它取决于燃料抛散的加速运动阶段和减速运动阶段。在这两个阶段中,燃料分散主要发生在径向。燃料分散的过程与中心药量密切相关。燃料分散的不同阶段应用不同的力学模型来描述。     

金属柱壳约束对非理想炸药驱动效率的影响

通过分析金属柱壳在内部炸药滑移爆轰作用下的动力学响应,建立了爆轰产物压力与壳体径向膨胀位移、材料动态屈服强度之间的关系式。基于Taylor假定确定了壳体完全破裂时爆轰产物压力的阈值。以两种具有相近格尼系数的RDX基含铝炸药为例,对该模型的适用性进行了验证。结果表明,相同壳体下,与无硝酸酯的RDX基含铝炸药相比,含硝酸酯的RDX基含铝炸药的驱动能量利用率具有明显优势。当壳体材料动态屈服强度从0.2GPa增至0.8GPa时,其有效作功能的相对增量约从7.5%迅速增大至15.2%,符合战斗部实际应用中的趋势,表明该分析模型可用于非理想炸药驱动作功性能的综合评价。     

一次起爆FAE的燃料扩散特征

利用高速摄影响和红测温计,实测了伴有爆炸反应的ＦＡＥ燃料扩散速度,半径及云雾的温度,分析表明,化学一次起爆ＦＡＥ装置,燃料出壳体后２ｍｓ达最大运动速度,化学起爆和高速分散一次起爆试验装置燃料抛撒都具有较高的初始扩散速度,装置的结构参数对燃料扩散过程有较大影响。     

低分子量马来酸酐化聚丁二烯橡胶改性聚丙烯增韧尼龙6的性能

采用模量和强度更高的PP代替LDPE为核,在PP上接枝不同含量的PB-g-MAH(MLPB),在反应挤出过程中与PA6中形成了新型的核/壳(PP/PB-g-MAH)橡胶增韧体系。结果表明:硬核/软壳的增韧体系(PP/PA6)是一种十分有效的方式,能使共混物获得更好的缺口冲击强度、拉伸屈服强度和弹性模量之间的平衡。当PB-g-MAH含量为5%时,增韧体系缺口冲击强度可达480 J/m,而模量和屈服强度分别为2.13 GPa和54 MPa,相对纯尼龙6只有15%和13%的模量和屈服强度损失。     

A Model for the Collapse of Explosively Driven Liners in spinning warheads

An analytical model has been developed for the rapid collapse of explosively driven metal shells that includes the effects of material strength and shell spin. The model can be used to approximate the collapse process of shaped charges and EFPs. A closed form solution for shell velocity as a function of shell position is developed and compared to several two-dimensional and three-dimensional continuum mechanic numerical simulations. Comparisons with the simulations include a parametric evaluation of shell geometry, initial conditions, and material strengths. The analytical model compares well with the numerical simulations for very thin shells. It shows that spin can significantly affect the final collapse velocity, and may even result in hollow penetrators. The model also shows that strength has a similar effect, and can greatly reduce the final collapse velocity.     

Torrefaction of oil palm wastes

This paper describes the effect of torrefaction on the basic characteristics of agricultural biomass wastes in Malaysia, such as empty fruit bunches (EFB), mesocarp fiber and kernel shell as a potential source of solid fuel. Mesocarp fiber and kernel shell exhibited excellent energy yield values higher than 95%. EFB, on the other hand, exhibited a rather poor yield of 56%.     

Biological Self‐Arrangement of Fiber Like Aragonite and Its Effect on Mechanical Behavior of Veined rapa whelk Shell

The microstructures of Veined rapa whelk shell were characterized, and a series of compression tests were carried out on the shell with the compressive loading direction making different angles (0°, 30°, 60° and 90°) with the shell spiral lines. Weibull analysis of the experiment results shows that the compressive strength is generally the highest for the sample with 0°‐orientation but the lowest for that with 60°‐orientation, which means that the strength shows an obvious anisotropy and the strongest orientation represents the direction parallel to the spiral lines of the shell. Such a phenomenon is closely related to the distinctive microscopic arrangements of different‐order aragonite lamellae. The interfaces of different‐level lamellae in the adjacent macro‐layers yield effects on the mechanical behavior of the shell in a coordinated fashion.     

外力作用速度对PVC试样拉伸性能的影响

分析了PVC的拉伸过程,讨论了外力作用速度对PVC的影响.结果表明:PVC的拉伸屈服强度随外力作用速度的提高而提高,断裂伸长率却随之下降.     

Hydroconversion of Waste Cooking Oil into Bio‐Jet Fuel over a Hierarchical NiMo/USY@Al‐SBA‐15 Zeolite

The direct conversion of waste cooking oil (WCO) into bio‐jet fuel was investigated over a core‐shell hierarchical USY@Al‐SBA‐15 zeolite‐supported NiMo catalyst. The core‐shell structure showed better acid and pore size distributions. The synergetic effect of the core‐shell micropore and mesopore structure significantly contributed to enhancing the selectivity for the jet fuel (C_9–15 hydrocarbons) from 9.3 % over NiMo/USY up to 35.7 % over NiMo/USY@Al‐SBA‐15, with high isomerization (iso‐/n‐paraffins ratio = 2.7) and moderate aromatic fraction (18.7 %). The decarboxylation reaction was selectively enhanced. Optimal selectivity for jet fuel (39.7 %) was obtained at 380 °C and a high H₂/oil ratio would decrease the yield of jet fuel. This catalyst showed excellent stability for the hydroconversion of WCO to hydrocarbons.     

Significance of Peel Test Speed on Interface Strength in Cohesive Zone Modeling

The analysis of the experimental peel test data for obtaining the adhesion fracture energy of an adhesively laminated polymer to the sheet metal surface is considered. The experimental results of the 180° peel test on two types of polymer laminated sheet metal at three different peel speeds are analyzed by two methodological approaches in cohesive zone modeling. These approaches are linear-elastic stiffness approach and critical maximum stress approach. Comparing the results of these two approaches reveals the significance of the peel test speed on the interface strength determination for cohesive zone modeling. It is concluded that a “reference” peel speed may exist at which the interface strength is equal to the yield strength of the peel arm material. A constitutive equation has been proposed which relates the interface strength to the peel test velocity by using the reference peel speed and its corresponding peel arm yield strength.