硝酸锶系列烟火药剂的热安全性及数值模拟研究

发布时间：2021-05-11 19:27

　　烟火药剂在使用、储存、运输和使用过程中事故频频发生,已造成大量人员伤亡和重大经济损失。降低烟火药事故发生和提高烟火药的安全性研究已成为烟火药研究领域的研究热点问题。论文在总结目前评价和表征含能材料热安全性参数和含能材料的热安全性评价方法及特点的基础上,采用SETARAM综合热分析仪研究了Sr（NO3）2/Mg-Al基烟火药、Sr（NO3）2/KClO4/Mg-Al基烟火药和Sr（NO3）2/SrCO3/KCl O4/Mg-Al基烟火药的热分解特征。基于热分析实验数据,采用Kissinger法计算得到3种红色药活化能分别为264kJ?mol-1、149kJ?mol-1和423kJ?mol-1。计算得到热爆炸临界环境温度Tb分别为494℃、456℃和466℃。研究发现,Sr（NO3）2/Mg-Al基烟火药热安全性最好,Sr（NO3）2/KClO4/Mg-Al基烟火药最差。借助于SETARAM综合热分析仪研究不同湿度下硝酸锶系列烟火药的热分解特性后发现,随着环境湿度的增大,硝酸锶系列烟火药的热分解放热峰温降低。由不同湿度下的热分析实验数据得到了药剂热失重随温度的变化关系。湿度越大,药剂的热失... 

【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】：152 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
重要符号表
第1章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究概况和发展趋势
        1.2.1 含能材料热分析实验研究
        1.2.2 含能材料数值模拟研究
    1.3 本文主要研究内容
第2章 含能材料热安全性评价方法
    2.1 表征含能材料热安全性的常用参数
    2.2 含能材料热安全性评价的实验方法
        2.2.1 热感度实验评价法
        2.2.2 失重法
        2.2.3 量气法
        2.2.4 绝热储存实验评价法
        2.2.5 加速度量热仪实验评价法
        2.2.6 热分析实验评价法
        2.2.7 其他实验评价法
    2.3 含能材料热安全性评价的理论及数值方法
        2.3.1 基于Semenov模型的SADT推算方法
        2.3.2 基于Frank-Kamentskii模型的SADT推算方法
    2.4 本章小结
第3章 红色烟火药剂组分对热安全性的影响
    3.1 热分析实验仪器简介和工作原理
    3.2 红色烟火药组分与制备条件
    3.3 Sr(NO_3)_2/Mg-Al基红色药的热分解特征及热安全性研究
    3.4 Sr(NO_3)_2/KClO_4/Mg-Al基烟火药的热分解特征
    3.5 Sr(NO_3)_2/SrCO_3/KClO_4/Mg-Al基烟火药的热分解特征及热安全性研究
    3.6 热分析动力学方法在烟火药动力学参数计算中的应用
        3.6.1 等温分析法
        3.6.2 非等温分析法
        3.6.3 经典热分析动力学方法
        3.6.4 硝酸锶系列烟火药动力学参数计算
    3.7 热爆炸临界温度
    3.8 讨论
    3.9 本章小结
第4章 湿度及含水量对红色烟火药剂热安全性的影响
    4.1 湿度对红色烟火药剂热分解特征及热安全性的影响
        4.1.1 湿度对红色烟火药热分解特征的影响
        4.1.2 温湿度耦合作用对红色烟火药热安全性的影响
    4.2 含水量对红色药热分解特征及热安全性的影响
        4.2.1 吸湿性实验
        4.2.2 含水量对红色烟火药热分解特征的影响
    4.3 硝酸锶表面包覆改性
        4.3.1 包覆材料选择和包覆工艺
        4.3.2 包覆改性后硝酸锶系列烟火药吸湿性实验
        4.3.3 包覆改性后硝酸锶系列烟火药的热安全性研究
    4.4 讨论
    4.5 本章小结
第5章 包装条件和尺寸对单一烟火药柱受热过程的影响
    5.1 基本原理和数学模型
        5.1.1 基本方程与假设
        5.1.2 计算模型
        5.1.3 药剂及包装材料参数
        5.1.4 网格划分
        5.1.5 定解条件
    5.2 计算结果与分析
        5.2.1 环境温度对裸药柱受热过程的影响
        5.2.2 包装条件对药柱受热过程的影响
        5.2.3 变环境温度对 160mm×80mm纸壳包装药柱点火位置的影响
        5.2.4 尺寸对药柱受热过程的影响
    5.3 讨论
    5.4 本章小结
第6章 装药结构及中包储存对烟火药剂受热过程的影响
    6.1 装药结构对单筒烟花受热过程的影响
        6.1.1 计算模型
        6.1.2 单筒烟花材料参数
        6.1.3 计算结果与分析
    6.2 中包分层装药组合烟花的受热过程研究
        6.2.1 计算模型
        6.2.2 计算结果与分析
    6.3 讨论
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 创新点
    7.3 不足与展望
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]不同升温速率下复合药柱烤燃实验与数值模拟研究[J]. 向梅,黄毅民,饶国宁,彭金华.  爆炸与冲击. 2013(04)
[2]黑火药激光点火数值模拟及试验研究[J]. 刘伟,王育维,魏建国,张敏华.  火炮发射与控制学报. 2013(02)
[3]偶氮二异丁腈热安全性分析与评估[J]. 万伟,陈网桦,卫水爱,沈紫晨,张彩星.  中国安全科学学报. 2012(08)
[4]硝酸钡系白光剂的热危险性研究[J]. 蒋慧灵,孙斌.  含能材料. 2012(03)
[5]混合炸药中RDX对其热安全性的影响研究[J]. 王晨晨,王伯良,黄菊,刘伟.  爆破器材. 2012(02)
[6]过氧化苯甲酸叔丁酯的热分解动力学研究及SADT推算[J]. 薛岩,石宁,孙峰,吕志果.  化学研究与应用. 2012(04)
[7]无硫黑火药的热分解动力学研究[J]. 俞进阳,陈利平,姜夕博,彭金华.  含能材料. 2011(06)
[8]烤燃弹热点火的LS-DYNA数值模拟研究[J]. 张晓立,洪滔,秦承森,贾宪振.  弹箭与制导学报. 2011(05)
[9]过氧化氢异丙苯热稳定性与热安全性研究[J]. 黄艳军,谢传欣,曹居正,徐伟,张龙力.  中国安全科学学报. 2011(06)
[10]包覆硝胺类炸药的发展现状及展望[J]. 苑媛,刘天生.  天津化工. 2011(02)

博士论文
[1]锂离子电池热失控与火灾危险性分析及高安全性电池体系研究[D]. 平平.中国科学技术大学 2014

硕士论文
[1]凝聚炸药烤燃机理研究及二维数值模拟[D]. 荆松吉.国防科学技术大学 2004



本文编号：3181972