共轴聚焦型微流控装置剪切高粘溶液连续制备双基球形发射药

为了探索连续化生产粒径可控的百微米范围内双基球形发射药工艺条件,以质量分数为10%的双基发射药溶液为分散相,采用共轴聚焦型微流控装置制备了400~700μm范围内粒径可控的双基球形发射药,并研究了两相流量比(Q_(c)/Q_(d))、芯片尺寸对其粒径和形貌的影响。通过扫描电镜、光学显微镜、密闭爆发器等测试方法,表征了样品形貌、粒径分布和定容燃烧性能。结果表明:随两相流量比(Q_(c)/Q_(d))减小,相同芯片下制备样品的中位粒径(D_(50))先增大后减小;随芯片的连续相或分散相通道内径增大,相同两相流量比下制备样品的D50依次增大。当分散相通道内径为0.85 mm,连续相通道内径为2.00 mm,两相流量比为200.00时,制备的样品单分散性好、表面光滑、内部密实、球形形状规则(平均球形度φ_(K)=0.949)且粒径分布窄(跨度span=0.09),其D50为539.94μm,平均颗粒密度ρ为1.601 g·cm^(-3)。密闭爆发器实验中,压力⁃时间曲线表明球形样品在2种装填密度(Δ_(1)=0.12 g·cm^(-3)、Δ_(2)=0.20 g·cm^(-3))下能稳定燃烧,动态活度⁃相对压力曲线符合密实球形药减面燃烧规律。

同轴共聚结构微流控芯片中HMX液滴生成的理论模拟与实验验证

微流控技术可为球形炸药颗粒的制备提供新的方法,但球形液滴的形成过程尚待深入研究。以奥克托今(HMX)为研究对象,基于COMSOL Multiphysics 5.5的两相流模块建立HMX球形液滴生成模型,采用数值模拟方法分别模拟出入口流速、接触角等因素对HMX液滴生成过程、大小以及生成时间的影响。结果表明:出入口流速的变化不仅影响生成液滴的大小还影响液滴的生成速率;接触角的变化主要影响生成液滴的大小。通过配置相应的高速摄影系统观察微流控芯片中HMX液滴的生成过程,发现理论模拟结果与实验结果的规律吻合较好,表明建模方法可以很好地反映实验过程。HMX液滴形成过程的模拟研究结果可为球形炸药的制备提供理论支撑。