含铝炸药能量释放规律及冲击波威力评估

发布时间：2021-05-08 11:36

　　含铝炸药作为一种典型的非理想炸药,其爆轰行为呈现明显的非理想特征。在含铝炸药爆炸过程中,铝粉二次反应的放热、时间尺度长等特点使得爆轰产物的膨胀过程是带有化学反应的非等熵过程,这就使得其热力学研究变得更加困难。而爆轰产物的膨胀规律对于评估炸药的做功能力和威力至关重要,所以本文旨在确定含铝炸药爆轰产物膨胀过程的描述方法,并在此基础上评估其爆轰驱动做功能力以及爆炸空气冲击波的威力。首先通过研究含铝炸药中铝粉的二次反应形式,发现二次反应不仅向爆轰产物中释放热量,而且会导致爆炸气体产物的减少。因此,考虑到爆炸气体产物减少的作用,本文对加入了二次反应放热项的JWL状态方程进行修正,得到了新的含铝炸药爆轰产物状态方程。采用新提出的含铝炸药爆轰产物状态方程,并结合Miller反应速率模型,对含铝炸药爆轰驱动铜板过程进行数值模拟研究,验证了含铝炸药的二次反应能量释放模型以及新的含铝炸药爆轰产物状态方程的适用性。利用能量守恒原理,本文提出了含惰性物（氟化锂）炸药的爆轰产物JWL状态方程参数的近似确定方法,并通过爆轰驱动实验验证了其准确性;此外,建立了铝颗粒在爆轰产物环境中的一维球对称扩散燃烧模型,基于铝粉... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 爆轰阶段研究
        1.2.2 含铝炸药二次反应及爆热研究
        1.2.3 能量释放模型及威力评估
    1.3 存在的问题
    1.4 本文研究工作
第2章 含铝炸药爆轰产物状态方程及能量释放特征
    2.1 引言
    2.2 爆轰产物状态方程改进
    2.3 含铝炸药能量释放特征
        2.3.1 计算模型
        2.3.2 模拟方法
        2.3.3 模拟结果与讨论
    2.4 含氟化锂炸药爆轰产物JWL状态方程及爆轰参数的近似确定方法
        2.4.1 爆轰产物JWL状态方程参数的近似确定
        2.4.2 爆速及爆压的近似计算
        2.4.3 验证计算与讨论
    2.5 本章小结
第3章 含铝炸药爆炸空气冲击波威力评估实验
    3.1 引言
    3.2 爆炸空气冲击波威力评估实验
        3.2.1 实验内容
        3.2.2 测试仪器及实验场地布置
        3.2.3 实验结果与分析
    3.3 本章小结
第4章 含铝炸药爆炸空气冲击波超压半经验计算方法
    4.1 引言
    4.2 理论推导
        4.2.1 初始冲击波参数
        4.2.2 含铝炸药爆炸空气冲击波超压峰值计算公式
    4.3 计算结果
    4.4 本章小结
第5章 铝粉二次反应速率模型
    5.1 引言
    5.2 理论推导
        5.2.1 物理模型
        5.2.2 基本假设
        5.2.3 控制方程及计算方法
    5.3 铝粉燃烧场相关参数
    5.4 算例与计算结果分析
    5.5 本章小结
第6章 含铝炸药爆炸空气冲击波威力数值模拟评估
    6.1 引言
    6.2 计算模型
    6.3 威力评估试验炸药空气自由场爆炸数值模拟
        6.3.1 TNT炸药空气自由场爆炸数值模拟
        6.3.2 含铝炸药X-1 自由场爆炸空气冲击波威力数值模拟评估
        6.3.3 含铝炸药X-2 自由场爆炸空气冲击波威力数值模拟评估
        6.3.4 含铝炸药X-3 自由场爆炸空气冲击波威力数值模拟评估
    6.4 铝粉二次反应对爆炸空气冲击波压力的影响
        6.4.1 二次反应对冲击波压力的影响
        6.4.2 冲击波超压半经验计算方法验证
        6.4.3 二次反应中爆炸气体产物的减少对冲击波压力的影响
    6.5 含铝炸药装药尺寸对爆炸空气冲击波的影响
    6.6 铝粉含量对含铝炸药爆炸空气冲击波的影响
    6.7 铝粉颗粒度对含铝炸药爆炸空气冲击波的影响
    6.8 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响[J]. 任新联,王辉,徐司雨,沈飞.  爆破器材. 2015(06)
[2]镁金属微粒非快速燃烧反应模型及数值分析[J]. 林长津,王浩,朱晨光,张涪.  含能材料. 2015(06)
[3]RDX基铝纤维炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较[J]. 万晓智,马宏昊,沈兆武,林谋金.  振动与冲击. 2014(24)
[4]基于圆筒实验的RDX/Al炸药反应进程[J]. 裴红波,焦清介,覃剑峰.  爆炸与冲击. 2014(05)
[5]多元混合炸药爆轰驱动圆筒膨胀规律的理论确定方法[J]. 刘益儒,段卓平,欧卓成,黄风雷.  高压物理学报. 2014(04)
[6]环境氧含量对含铝炸药爆热的影响[J]. 李媛媛,王晓峰,牛余雷,南海,肖奇.  火炸药学报. 2014(02)
[7]空中爆炸问题的高精度数值模拟研究[J]. 赵海涛,王成.  兵工学报. 2013(12)
[8]HMX基含铝炸药铝粉反应率的估算[J]. 冯博,王晓峰,冯晓军,李媛媛,田轩.  爆破器材. 2013(04)
[9]氧化性气氛中镁颗粒燃烧特性研究进展[J]. 黄序,夏智勋,黄利亚,胡建新.  含能材料. 2013(03)
[10]高含铝炸药爆炸过程中的能量分析[J]. 李静,王伯良,赵新颖,滕婉婷.  爆破器材. 2013(02)

博士论文
[1]核/壳结构纳米铝粉的制备及其活性变化规律的研究[D]. 郭连贵.华中科技大学 2008

硕士论文
[1]爆炸问题的高精度并行数值模拟研究[D]. 王万军.北京理工大学 2015
[2]环境因素对纳米铝粉活性影响规律的研究[D]. 李颖.华中科技大学 2005



本文编号：3175271