共振声混合技术在含能材料领域应用研究进展及展望

针对现有传统混合方法难以满足新型含能材料工艺要求的问题,对共振声混合技术在含能材料领域应用研究进行综述。介绍共振声混合技术在混合炸药混合、推进剂混合、单质含能材料共晶等方面的应用,并对其在含能材料领域的应用前景进行展望。通过总结可以看出:共振声混合技术具有无桨混合、整场混合的优点,该技术将在含能材料的化学反应、成球、包覆、光泽等方面发挥其更大的优势。

共振声混合工艺用于火炸药实验室制备的优越性评估

对B炸药及PBX炸药实验室级别制备的共振声混合(RAM)工艺进行研究,实验量级为200 g,所用设备为2 kg级共振声混合实验样机。实验结果表明,共振声混合能够满足B炸药和PBX炸药的均匀混合,相比现有混合工艺,效率分别提升36%和114%;所得B炸药和PBX炸药产品,在外观、内部结构、密度和感度方面与现有混合工艺所得产品一致。针对火炸药实验室制备大批次、小量级的特点,共振声混合工艺具有混合速度快、工艺环节少、易清理、安全性好的优势。

PBX炸药共振声混合实验研究Ⅱ

通过共振声混合实验样机,对固含量为90%的PBX炸药进行了共振声混合的均匀性实验研究和机理分析,实验量级为300 g。实验结果表明,振动强度是影响PBX炸药混合的重要因素,振动强度过小或过大都不能实现被混物料内部的质量交换,并且在混合的不同阶段,由于物料性状不同,所需要的最佳振动强度也不同,90%固含量的PBX炸药所需的最佳振动强度在30~55左右,最佳混合方式是在一定范围内采用交变振动强度进行混合。

塑料粘结炸药模拟物共振声混合工艺过程变化规律研究

为获得塑料粘结炸药(PBX)共振声混合的工艺规律,实现PBX在高安全、低能耗条件下的高效混合,以固含量为88%的浇注PBX模拟物为对象,研究加速度和混合时间对PBX模拟物混合过程的影响。实验设备为5 kg级共振声混合设备,实验量级为1 500 g,混合加速度变化范围为0~60 g(g=9. 8 m/s2)。实验结果表明:在不同混合阶段,物料状态不同,所需最小混合加速度也不同。根据典型物料状态,将混合过程划分为颗粒混合区、固体与液体混合区、成球区、黏弹区和流化区5个区域,前3个混合区域实现安全条件下物料的预混,黏弹区和流化区是最高效的混合区域,实现物料的全场精细混合。根据每个区域所需最小混合加速度不同,定义起混点、聚合点和流化点3个关键点,一般3个关键点依次增大,分别约为10 g、25 g、40 g.研究结果所得混合工艺可用于指导PBX炸药及其他高黏态高固含量物料体系的共振声混合。

低固含率下共振声分散特性数值模拟

研究共振声混合的流场和分散特性对于力热敏感超细材料的混合具有十分重要的意义。为模拟共振声混合的流场和分散特性,本文建立了基于CLSVOF-DPM的气液固三相流模型,并采用不同区域内颗粒数量的标准差评价混合均匀度。CLSVOF模型求解气液界面和分散流场,DPM模型追踪颗粒位置,通过连续相与颗粒之间的动量交换实现CLSVOF模型和DPM模型的双向耦合。计算结果表明,在加速度超过30g时流场中出现了湍流由液面附近向下扩散的现象;液体填充比和加料位置影响分散效率和分散质量;激振加速度为40g时达到混合均匀的时间最短。利用自制的共振声混合样机进行了实验,采用PIV系统记录了不同激振加速度下的流场矢量图,对实验和仿真的径向速度分布进行对比。实验结果证明了仿真计算结果的准确性。