基于ABAQUS的PBX炸药烤燃试验数值计算

建立了炸药烤燃过程的三维计算模型,采用Frank-Kamenetskii模型描述炸药自热反应的放热过程,编写了ABAQUS有限元软件的用户子程序HETVAL,模拟计算了不同升温速率、装药尺寸和壳体厚度等条件下PBX炸药的烤燃过程,分析了点火位置的分布规律。计算结果表明,随升温速率的增加和装药长径比的减小,点火位置从PBX炸药内部移向边缘;随着升温速率的增加,炸药的点火时间显著缩短;装药尺寸和壳体厚度对PBX炸药点火时间和点火温度的影响较小。     

装药密度与壳体约束对钝化RDX慢速烤燃特性的影响

利用自行设计的慢速烤燃装置测定了钝化RDX在不同装药密度和约束条件下的慢速烤燃特性.结果表明,装药密度为最大理论密度的80%～94%时,随着装药密度的增大,钝化RDX发生反应的剧烈程度减小;当壳体材料相同时,随着壳体厚度的增加耐烤燃时间增长,但反应的剧烈程度逐渐减弱;当厚度相同时,采用热导性低的材料可以降低慢烤响应的剧...     

密封条件对钝化RDX快速烤燃响应特性的影响

为评估传爆药的易损性,设计了密封状态不同的多种烤燃弹结构。用快速烤燃实验方法,研究了壳体密封条件对RDX基传爆药的烤燃响应特性,分析了影响传爆药大火烤燃响应特性的主要因素。结果表明,壳体密封结构是影响钝化RDX烤燃响应的关键因素。相同条件下,随着壳体密封条件的减弱,传爆药快速烤燃响应的剧烈程度增加,认为壳体的密封条件影响传爆药的易损性,壳体采用一定的泄漏方式能够降低传爆药的火烤易损性能。     

约束方式和强度对HMX基压装含铝炸药慢烤响应特性的影响

为了获取不同约束方式和强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃响应特性，以典型超音速钻地/侵爆战斗部为背景，设计了装药长径比为5∶1的缩比烤燃弹；开展了无约束和不同约束强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃实验；获取了无约束条件下HMX基压装含铝炸药的反应过程，以及不同壳体壁厚(4、10、16和20mm)与端盖螺纹长度(10、12和14mm)时装药反应烈度的变化规律。结果表明，慢速烤燃条件下该HMX基压装含铝炸药反应包括生成气体、端面燃烧、火焰熄灭3个阶段；烤燃弹约束强度影响装药烤燃时间和点火温度，进而影响烤燃弹内部反应压力增长，最终导致不同的反应等级；当螺纹长度(L)为14mm时，壳体厚度(δ)由4mm增加至20mm,反应等级由爆燃发展为爆炸而后降低为燃烧；当壳体壁厚(δ)为10mm时，螺纹连接长度(L)由10mm增加至14mm,烤燃弹反应等级由燃烧转变为爆炸；当壳体壁厚(δ)与等效壳体壁厚(δ_e)相当时，烤燃弹约束强度较为均匀，有利于反应压力的不断增长，最终导致烤燃弹发生更为剧烈的爆炸反应。     

DNAN基熔铸混合炸药慢烤燃的尺寸效应

利用自行设计的烤燃试验装置,采用多点测温方式,以1.0℃/min的升温速率对3种不同装药尺寸的DANA基熔铸混合炸药进行慢烤,测量烤燃弹的温度变化,以此为基础,建立烤燃弹的计算模型,利用FLIENT软件对不同装药尺寸的烤燃弹进行了数值模拟,研究装药尺寸对DNAN熔铸混合炸药烤燃响应特性的影响。结果表明,约束条件和升温速率不变时,装药尺寸对DNAN基熔铸混合炸药的响应温度有明显影响,装药直径为19mm的烤燃弹在升温速率1.0℃/min下,当长径比小于4时,炸药的响应温度随长径比增大呈指数降低趋势,同时响应时间随装药尺寸增大也呈指数衰减;当长径比大于4时,炸药的响应温度趋于恒定,响应时间也基本不变。在升温速率不变时,DNAN熔铸炸药的相变温度与尺寸无关,在1.0℃/min升温速率下的炸药点火位置均在药柱中心,点火区域与装药尺寸呈几何相似。     

基于FDS与CFD组合的快速烤燃数值模拟

为了研究装填熔铸B炸药的试件在池火作用下的快速烤燃特性,采用火灾仿真软件FDS建立了池火燃烧模型;烤燃试件尺寸为Φ76mm×256mm,壁厚7.5mm,燃料为JP-8,计算了不同阶段的火焰结构特征和烤燃试件周围的温度变化;将试件不同位置的真实温度作为边界条件运用于CFD中,研究快速烤燃的特性及其参数,并将计算的响应时间、点火温度与试验结果进行了比较。结果表明,用FDS与CFD组合计算的快速烤燃温度—时间曲线与试验曲线吻合,最大误差为8.1%;获得了快速烤燃过程中火焰的辐射热通量与对流热通量的变化情况,辐射热通量占主导作用,占比为总热通量的91%左右;得到了快速烤燃的池火燃烧特性以及油池与烤燃试件尺寸的匹配关系,油池尺寸越大,火焰温度越高,池火发展阶段的时间缩短,辐射热通量占比增大到95%;B炸药发生点火时,表层达到熔化的炸药极少,药柱内部温度仍为常温,点火区域在试件端面棱角处。     

装药尺寸及结构对HTPE推进剂烤燃特性的影响

利用自行设计的烤燃实验装置,对HTPE推进剂小尺寸烤燃试样分别进行了升温速率为1、2℃/min的烤燃实验,以此为基础,建立了小尺寸烤燃试样和固体火箭发动机的三维计算模型,利用Fluent软件分别对两者不同升温速率下的烤燃行为进行了数值模拟计算,研究了小尺寸烤燃试样与固体火箭发动机的装药尺寸及结构差异对HTPE推进剂烤燃响应特性的影响。结果表明,HTPE推进剂的烤燃响应时间、响应温度随升温速率的变化趋势与装药尺寸及结构无关,但响应时间和响应温度的绝对值与装药尺寸及结构均有很大关系,升温速率为3.3℃/h(0.055℃/min)时,小尺寸烤燃试样的响应时间为40.3h,响应温度为158℃,而固体火箭发动机响应时间为28.83h,响应温度为120.13℃。推进剂装药尺寸及结构对烤燃点火位置有明显影响,进而影响到烤燃速度范畴的区分,小尺寸烤燃试样慢烤升温速率不大于2℃/min,而固体火箭发动机慢烤升温速率为小于0.5℃/min。因此,对快速、慢速烤燃的严格划分,必须结合装药尺寸、装药结构及推进剂种类等因素进行。升温速率对固体火箭发动机存在热积累临界位置效应,本研究条件下影响热积累临界位置的升温速率为0.5℃/min。     

一种新型发射装药低易损性能的测试研究

为避免弹药在战场上因严酷环境或敌方攻击而产生的燃烧及爆炸事故,对一种新型装药的低易损性能进行了测试研究.根据装药环境的特征评估,通过分析经验数据判断装药可能遭受到的危险源,经危险性评估对试验项目进行剪裁,确定了该装药低易损性能测试项目,并进行了12 m跌落、快速烤燃、子弹撞击和空心装药射流试验.结果表明,该新型装药可初步满足低易损性弹药的性能评定要求.     

不同约束条件下钝化RDX的烤燃响应特性

以2℃/min的升温速率对带壳的钝化RDX炸药进行慢烤试验,研究了不同约束条件下钝化RDX的烤燃响应特性.结果表明,材料相同时,随着厚度的增加炸药耐烤燃时间随之增长,但反应的剧烈程度逐渐减弱;厚度相同时,耐烤燃特性随材料物理性能的不同发生变化.根据材料力学理论和传热学理论,对所产生的现象进行了分析.结果表明,材料相同时,增加壳体的厚度,可以提高钝化RDX的热安定性;材料不同时,采用热导性低的材料可以提高炸药的热安定性.     

不同射击工况下膛内模块装药的热安全性预测

为研究火炮多发连续射击情况下模块装药滞留膛内的热安全性问题,建立了膛内模块装药二维非稳态烤燃模型,采用FLUENT软件对模块装药在膛内的烤燃过程进行了数值模拟,分析了3种射击工况下多发连续射击后继续装填模块装药留膛时的烤燃特性。结果表明,常温下不同射击工况对膛内模块装药的烤燃响应时间影响较大,对烤燃起始响应位置影响较小,对烤燃响应温度几乎无影响;采用5发/min射速射击32发后模块装药的烤燃响应时间为399.2s,采用1发/min射速射击43发和采用混合射速射击41发后模块装药的烤燃响应时间分别为176.4s和179.6s。3种射击工况下均是靠近模块盒右侧端面处的单基药最先着火,并形成环形烤燃响应区,单基药的烤燃响应温度分别为459.2、462.7和460.0K。     

大菱形孔端面密封力变形及密封性能分析

针对等深大菱形孔端面液体润滑机械密封,采用有限差分法求解等温及层流不可压缩二维Reynolds方程,获得液膜压力场。利用商用有限元软件计算密封环三维固体变形,对不同操作工况条件下和不同结构的密封环的力变形、摩擦扭矩、液膜刚度及泄漏率等性能参数进行了计算。结果表明：大菱形孔流体动压型机械密封端面产生周向波度和径向锥度变形;改变工况条件可使密封面形成收敛和发散两种不同的变形,密封性能参数因此产生显著变化;当面积比B=0.65～0.75时,大菱形孔端面密封可获得较好的密封性能;辅助密封圈O形圈位置l对径向锥度变形具有很大影响,l优选值范围为2.4～4.0 mm。     

镁-锂合金阳极氧化膜封孔工艺的研究

采用硅酸盐、硅溶胶、钛溶胶和稀土转化四种工艺对镁-锂合金阳极氧化膜进行封孔后处理.采用了扫描电镜、点滴实验和极化曲线测试分别对封孔前、后氧化膜的表面形貌和耐蚀性能进行表征.结果表明:经4种封孔工艺处理后的氧化膜表面形貌得到了不同程度的改善,耐蚀性能都比未封孔前有所提高;在质量分数为3.5%的NaCl腐蚀介质中,经稀土转化封孔后的氧化膜耐蚀性能最好.     

The Effect of the Shape of the Exhaustion Curve on Levelness of Dyeing

Exponential exhaustion curves were found experimentally to give more level uptake of dyes on wool than linear exhaustions or recommended temperature-time procedures taking the same time. This conflicts with predictions from ‘significant dyeing rate’ theory.     

Regularities of the filling of Mg<Subscript>3</Subscript>Si<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>5</Subscript>(OH)<Subscript>4</Subscript> hydrosilicate nanotubes with solutions of sodium hydroxide and sodium chloride

The filling of nanotubes of the synthetic magnesium hydrosilicate Mg₃Si₂O₅(OH)₄ with a chrysotile structure by solutions of sodium hydroxide and sodium chloride has been investigated under different temperature-time conditions.     

容器内自蔓延高温合成固化过程的热力学数值模拟

自蔓延高温合成固化是一种利用氧化还原反应放热处理高放废物煅烧灰、污染土壤等固体放射性废物的方法,在密封容器内对放射性废物采用自蔓延高温合成固化技术可有效提高产物的致密度并控制有害气溶胶的扩散。通过分析自蔓延化学反应机理和过程,建立容器内自蔓延高温合成固化数值模拟模型,对固化过程容器内温度-压力变化特征进行分析。利用COMSOL有限元分析软件,确定模型尺寸、单元类型和边界条件,计算得到点火后7200 s的容器内温度和压力随时间变化曲线。与相同条件的容器内SHS固化实验测量结果对比分析,数值模拟与实测情况一致性较强,能够较好反映SHS固化过程点火、燃烧、熄火、保温的四阶段性特征;模拟结果可作为容器安全性设计的参考数据。     

在循环高温荷载作用下陶瓷管道的应力与变形

分析了烟囱与陶瓷管道特殊构件受明火燃烧及循环高温荷载条件下的应力与变形.参照德国工业标准DIN 18160中的温度-时间曲线,在奥地利的燃烧中心进行了70余根陶瓷耐火管道的高温明火燃烧实验.测试了管道的温度-时间曲线,管道在高温荷载下的变形和陶瓷材料高温后的强度与弹性模量,并初步分析计算了陶瓷管道在高温下的变形和温度应力.研究表明:整套明火高温实验方案具有可行性,适合研究管道在高温荷载下的受热变形性能,管道径向变形的计算结果与实验结果相吻合.     

活性炭吸附脱硫固定床反应器研究

在原油储运过程中挥发的H2S这种恶臭气体不但危害人体健康,还对环境造成很大的污染。文章提出了采用活性炭吸附脱除原油挥发气中H2S的工艺。从理论上探讨了活性炭脱硫机理及固定床内吸附传质动力学,并且建立了活性炭吸附H2S的固定床脱硫反应器数学模型,采用COMSOL Multiphysics软件求解数学模型以预测穿透曲线。同时进行了实验研究,并根据实验数据绘出了穿透曲线,且与模型计算结果进行了比较,二者吻合较好。还进一步探讨了空速、温度和原料气含量对吸附硫容的影响。     

一种新型蜂窝密封的封严特性

为提高蜂窝密封的封严特性,改善转动机械的工作效率,本文在传统蜂窝密封基础上通过改变蜂窝的排列方式得到了一种新型蜂窝密封。采用ANSYS CFX软件对新型蜂窝密封和传统蜂窝密封内的三维流动情况进行了数值模拟,并引入泄漏系数,对这两种蜂窝密封在密封间隙、芯格直径、芯格深度、蜂窝壁厚、压比和转速变化时的封严特性进行了对比分析。结果表明：新型蜂窝密封在大压比、薄壁厚和小间隙下比传统蜂窝密封更具封严优势;当蜂窝密封的芯格直径为3.2mm时,新型蜂窝密封比传统蜂窝密封的泄漏系数减少了7.1%;改变蜂窝芯格深度,新型蜂窝密封的封严特性优于传统蜂窝密封。特别是当转速增加时,新型蜂窝密封内的周向漩涡更稳定,能量耗散更强,泄漏系数更小,密封效果更好。     

Aqueous solutions of cesium salts and cesium hydroxide in hydrosilicate nanotubes of the Mg<Subscript>3</Subscript>Si<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>5</Subscript>(OH)<Subscript>4</Subscript> composition

This paper reports on the results of studies on the filling of nanotubes of the Mg₃Si₂O₅(OH)₄ composition with aqueous solutions of hydroxide, chloride, and nitrate of cesium under different temperature-time conditions. It has been established that the nanotubes differently interact with solutions of different chemical nature.     

基于Ansys的橡胶O形密封圈的密封性能有限元分析

利用有限元分析软件Ansys,建立了橡胶O形圈及其边界的有限元模型,分析计算了不同的O形密封圈径向间隙以及不同的油压下对密封面最大接触压力和Von Mises应力的影响,以及它们之间的相互关系,为O型密封圈的合理安装和使用提供了理论依据。