带壳钝感炸药非理想爆轰实验研究

采用光电测试的方法,研究了钝感炸药的约束效应。实验结果表明,增加约束不能显著提高炸药的定态爆速,但可以使波阵面变得扁平;在装药直径相同的情况下,有约束和无约束的装药相比,有约束装药波阵面上各点法向爆速提高;约束对爆轰波波阵面的这种影响起主要作用的是约束材料的波阻抗,随着约束波阻抗的增大,这种影响更加显著。

低温下小尺度钝感炸药非理想爆轰实验研究

钝感炸药爆轰波法向速度Dn与当地曲率κ密切相关,为研究这种非理想行为,测量了-30℃下直径为10、12.5、153、0 mm的钝感炸药的定态爆轰速度和爆轰波形,并与24℃下的实验结果进行了比较。研究表明,低温下爆速随药柱直径的增加而增加;直径相同时,温度越高,爆轰波形越平坦;温度相同时,直径越大,爆轰波形越平坦;直径较小时,低温下的爆速小于常温下的爆速,相应的法向爆速与当地曲率的关系曲线Dn(κ)位于常温下曲线的下方;直径较大时,低温下的爆速大于常温下的爆速,相应的Dn(κ)关系曲线位于常温下曲线的上方。

炸药非理想爆轰能量释放与能量利用的关系

通过对C-J模型条件下多方状态方程的修正,得到炸药非理想爆轰过程的p-v关系。通过典型炸药算例,讨论了在不同释能速率快慢指数(n)和释能(q)条件下,非理想爆轰膨胀功(W)的相对能量利用趋势,得出W-q与W-n的关系曲线,可为高能常规毁伤技术和战斗部设计中装药非理想爆轰的能量利用效率优化提供理论依据。

贴体坐标系中多维非理想爆轰波阵面传播计算的位标函数法

研究了贴体坐标系中非理想爆轰波阵面传播计算的位标函数法 ,给出了稳定的ENO差分格式、边界条件处理和计算实例。

非理想爆轰产物流场的程序燃烧计算法

研究了用程序燃烧法计算非理想爆轰时引进不真实反应速率和人为粘性对化学反应区终点处参数的影响，证实不会引起流体力学波和程序燃烧波的分离。还给出了一般炸药状态方程情况的爆速曲率关系和对化学反应区终点参数计算误差的估计。

贴体坐标系中非理想爆轰波阵面传播计算的一个问题

研究在贴体坐标系中采用Level Set方法计算多维非理想爆轰波阵面传播问题,根据Hamiltom-Jacobi方程的Godunov差分格式,提出了非正交的贴体坐标系中Level Set函数方程的差分格式及其相应的数值方法。最后给出了几个典型数值算例,并且与解析结果进行了比较。

金属约束下定常非理想爆轰的理论研究

为了对金属约束条件下的定常非理想爆轰进行理论研究,对未反应炸药和爆轰产物采用JWL形式状态方程,对金属采用p(ρ,T)形式状态方程。采用过爆轰前导冲击波的流线偏转角在影响域内沿高度线性变化的假设,并且由未反应炸药和金属的冲击波极曲线的交点确定爆轰冲击边缘角,则可从未反应炸药斜冲击波极曲线关系式求出爆轰前导冲击波阵面的形状。采用爆轰前导冲击波阵面之后的流线是直线的假设,则爆轰流动控制方程由偏微分方程变为沿流线的常微分方程,沿着所有流线求解便给出爆轰化学反应区内声速线与化学反应结束线的位置。理论分析同时给出约束金属折射冲击波后面的流体的流动状态。理论结果给出的爆轰化学反应区结构特征和约束金属内的流动状态特征与高精度数值模拟的结果符合良好,说明本文中给出的理论方法具有良好的合理性和适用性。

流体物理研究所在钝感炸药非理想爆轰传播研究方面的进展

重点介绍了流体物理研究所近年来在炸蓊非理想爆轰研究方面的工作，包括爆轰传播的测试技术研究、直径效应和曲率效应研究、爆轰波与惰性介质的相互作用研究等方面，取得了大量的精密实验数据和对物理的深入认识，无论是对工程应用还是爆轰物理的学科发展都起着重要的推进作用。

基于非理想爆轰的炸药-岩石相互作用过程

对炸药-岩石相互作用过程正确和全面的理解是研究岩石爆破破碎过程的基础。通过未反应炸药采用Murnahan状态方程、爆轰产物采用JWL方程、反应速率采用三项点火-增长-反应速率模型,改进了的炸药非理想爆轰模型。实验数据对比表明,改进的非理想爆轰模型能够较好地模拟工业炸药的非理想爆轰过程。基于改进的非理想爆轰模型,研究了不同装药结构和不同耦合介质下炸药与岩石的相互作用过程。研究表明,同种炸药在纵波速度不同的岩石中的爆轰结构存在显著差异,空气和水对爆轰冲击波有明显的缓冲和迟滞作用,与空气不耦合装药相比,水耦合装药荷载峰值高,持续时间长,具有更高的能量利用率,有利于改善破碎效果。

惰性介质约束下非理想爆轰波的传播

为研究惰性介质约束下非理想爆轰波的传播问题,采用炸药与介质交界面处的压力/流线偏转匹配的激波极线法,结合爆轰冲击动力学方法和爆轰驱动程序,计算了爆轰波阵面的形状及压力分布。数值模拟结果与实验结果的对比分析证明,尽管细致描述爆轰波与介质的相互作用时需要全流场的全动力学模拟,但是相对简单的激波极线方法可以较好地预测该作用的影响,与美国Aslam等人的结论一致。

含铝炸药爆轰数值模拟研究

对含铝炸药 2 5 mm和 5 0 mm圆筒试验进行了二维爆轰数值模拟 ,标定了含铝炸药 JWL状态方程和反应速率方程参数 .为检验含铝炸药爆轰模型及其相关参数的合理性 ,对含铝炸药驱动金属平板试验进行了二维爆轰数值模拟 ,得到了与实验值相符合的结果 .分析了铝粉在炸药爆轰中的反应情况和约束条件对含铝炸药爆轰性能的影响 .结果表明 。

CL-20基含铝炸药爆轰波阵面法向速度与曲率的关系

采用高速扫描相机及电探针测速法测量了具有相同铝含量的CL-20基和RDX基含铝炸药的拟定态爆轰波形及爆速,分析了炸药波阵面法向速度Dn与曲率κ之间的函数关系。结果表明,CL-20基含铝炸药的爆轰波阵面较RDX基含铝炸药的平坦,其法向爆速受曲率效应的影响也较RDX基含铝炸药的小。当κ>0.005mm-1时,其法向爆速的下降速率明显小于RDX基含铝炸药;当κ<0.005mm-1时,其法向爆速的下降速率略高于RDX基含铝炸药。

微/纳米粒度级配对炸药爆轰波阵面D_n(κ)关系的影响

为了研究微/纳米铝粉/RDX粒度级配对含铝炸药爆轰波阵面曲率效应的影响,采用光学波形扫描及电探针测速法测量了不同微/纳米铝粉/RDX粒度级配的含铝炸药在常温环境下的拟定态爆轰波形及爆速,并基于实验结果分析了炸药爆轰波阵面法向速度D_n与当地曲率κ之间的函数关系。结果表明,采用微/纳米铝粉/RDX粒度级配时,波阵面弯曲程度明显变小,且法向爆速受曲率效应的影响减弱,其中,微/纳米RDX颗粒质量比为50∶25或微/纳米铝粉颗粒质量比为15∶5时波形较为平坦,其最大曲率分别约为0.013和0.014mm^(-1),法向爆速较拟定态爆速的最大降幅分别约为0.03和0.04mm/μs,相当于常规微米试样的56%和61%,反映出波阵面能量因侧向流动而发生的损耗较小。

钝感炸药爆轰波传播和驱动的数值模拟研究

为实现对非理想爆轰波传播和爆轰驱动问题的精确计算,研究了与贴体坐标下Level Set方法相结合的爆轰冲击波动力学(DSD)计算方法;根据Hamilton-Jacobi方程的Godunov差分格式,提出了非正交的贴体坐标系中Level Set函数方程的差分格式及其相应的数值方法;并将该DSD方法与二维流体动力学程序TDY2D耦合后得到了编码TDY DSD。分别运用DSD和TDYDSD程序对钝感炸药JB-9104爆轰波传播和驱动飞片模型进行了数值模拟计算。计算结果表明了方法和程序的正确性与有效性,能够对复杂二维构型中非理想爆轰问题进行高精度数值模拟。

含铝炸药爆炸能量预估

为了预估含铝炸药爆炸能量,分析了非理想爆轰能量预测模型,利用matlab软件、迭代计算方法、平衡常数方法和数值逼近原理编制了数值计算软件。利用本软件计算了常用含铝炸药H-6、HBX-1、Alex 20、Alex 32、Tritonal及Torpex的C-J爆压、C-J爆速等相关参数,与已有实验值吻合较好。计算结果表明,利用本软件所计算的爆温和爆热结果与以往经验公式计算结果吻合较好,爆热的相对误差小于8%,故适合于含铝炸药的能量预测。

小尺寸下装药直径对JO-9C爆压影响实验

实验采用锰铜压阻法对JO-9C在小尺寸装药条件下的爆压值进行测定,得出了各装药直径下的爆压值,并进行了相关理论研究.实验结果表明:小尺寸下装药直径对爆压影响显著,且装药直径越接近临界直径这种影响越大.理论分析得出:这些影响是由小尺寸条件下产生非理想爆轰引起的.最后用ORIGIN软件建立了1.5～5mm爆压随装药直径的增长模型.

HMX/TNT炸药爆速与曲率及组分关系实验研究

为了确定爆轰波法向速度Dn与当地曲率κ的定量关系,用光电联合测试法研究质量配比分别为60/40、50/50及40/60时HMX/TNT炸药的Dn-κ关系。结果表明,爆轰波延滞距离z随TNT含量的增加而增大;爆轰波延滞距离z随着炸药密度ρ的增大而减小;随着TNT的含量增加,Dn-κ曲线的斜率逐渐增大,且斜率增大的速率为正值。为了减少实验标定费用,引入了新变量Rt,将Dn-κ关系推广为Dn(κ,Rt)关系,并给出相应Rt-z-r关系。

以RDX为基的含铝炸药中铝粉粒度和氧化剂形态对加速金属能力的影响

利用激光速度干涉仪研究了含微米铝粉和纳米铝粉复合炸药加速金属平板的能力,结果表明纳米铝粉的引入能够获得更大的金属平板自由面速度,其反应时间比微米复合含铝炸药缩短35.1%。研究了氧化剂的形态对含铝炸药性能的影响,用物理化学手段获得的RDX/AP复合粒子复合粒子制作的含铝炸药加速金属平板的能力优于机械混合RDX/AP的含铝炸药,前者的反应时间也比后者短。此外,还研究了以富氧炸药取代RDX获得的含铝炸药的性能,结果表明其加速金属平板的速度比RDX/Al复合炸药提高10%。

不同铝粉尺寸含铝炸药加速金属能力的研究

对铝粉直径从几十纳米到几十微米的几种含铝炸药，进行了小尺寸装药条件下炸药加速金属平板实验，用激光速度干涉仪测量了金属平板自由面速度，比较了几种炸药对不同厚度金属平板的加速时间和加速能力。分析了铝粉在炸药爆轰中的反应情况。在小尺寸装药下，铝粉加入炸药和铝粉尺寸大小对炸药爆轰性能有明显影响。纳米铝粉使炸药作功能力有较大提高。含铝炸药爆轰中，铝主要在爆轰后期与爆轰产物反应。

一种测量工业炸药临界直径和临界厚度的连续电阻丝探针法

为了定量判定工业炸药的临界直径和临界厚度,自行研制了一种可连续测量爆轰波和冲击波速度的电阻丝探针,并以粉状铵油炸药(ANFO)为测试对象,设计了无约束锥形和半约束楔形两种装药形式,利用单发实验便可分别测得粉状ANFO炸药在两种约束条件下的爆速变化曲线,从而计算出相应的临界直径和临界厚度。结果表明:粉状ANFO炸药的临界直径随炸药密度的增大而增大;所测炸药在0.67 g·cm^(-3)密度下无约束条件时的平均临界直径为16.75 mm,底部钢板约束时的平均临界厚度为7.06 mm,两者的比值为2.37。