火灾环境下复杂含炸药结构的热防护设计与分析

复杂含炸药结构在贮存、运输、勤务和使用过程中可能会遇到意外火灾环境。为达到含炸药结构在火烧30 min情况下,内部炸药的最高温度不超过343 K(70℃)的热防护设计目标,针对火灾环境下影响含炸药结构内部炸药温升的主要因素,提出降低壳体表面辐射率、增大支撑结构导热热阻、采用相变材料进行热疏导的复杂含炸药结构的热防护设计思路和方案。运用有限元数值计算方法,对4种热防护设计方案的控制效果进行计算分析,获得了符合设计要求的组合热防护方案。结果表明:单一的热防护途径只能降低局部位置的温度,组合的热控途径才能满足设计要求。

火灾环境下含炸药结构传热问题的数值模拟

为了解火灾环境下含炸药结构的热响应行为，针对其涉及的主要传热学问题，建立了池火灾火焰温升数值模型，碳/酚醛烧蚀层高温热解吸热数值模型，空气夹层复合传热数值模型，以及炸药受热分解放热数值模型。用所建数值模型，计算并获得了含炸药结构在不同温升条件下（恒定值1073 K、1273 K 及本研究所提的火焰实测温升曲线）、不同火焰辐射率（0．1～0．9）和不同空气夹层间壳体表面辐射率（0．1～0．9）下的温度响应和热点火延滞时间。结果表明：火烧30 min 情况下，火焰温度为1273 K 时，内部炸药在28．92 min 已经发生热点火现象。火焰温度为1073 K 和实测温升曲线时，内部炸药最高温度分别为448 K 和535 K。火焰辐射率从0．9降低到0．1时，内部炸药最高温度由535．4 K 降低到344．6 K，热点火延滞时间由1917 s 增加到3520 s。空气夹层间壳体表面辐射率由0．9降低到0．1时，内部炸药最高温度由535．4 K 降低到329．0 K，热点火延滞时间由1917 s 增加到3739 s。