纳秒级自积分罗氏线圈的设计与模型分析

面向金属丝电爆炸中快前沿脉冲电流测量,设计了一种体积小、易安装的纳秒级自积分罗氏线圈。由于前进匝易受到平行于待测导体方向磁场的干扰,在罗氏线圈中增加了回线部分。基于每匝线圈的电磁参数提出了一种考虑回线的罗氏线圈的新型改进集总参数电路模型。将改进集总参数电路模型在MATLAB中进行仿真分析,探讨了线圈参数对罗氏线圈在不同频率范围内响应特性的影响规律,设计出满足纳秒级上升沿测量的自积分罗氏线圈。为了验证模型的准确性,设计出一种高幅值、快前沿的电流标定源并对实验标定电流进行仿真分析。罗氏线圈标定实验结果表明,相比于集总参数模型,改进集总参数电路模型更加准确,为设计和分析高精度的带回线的罗氏线圈提供了新思路。

爆炸气流灭弧试验与灭弧温度仿真分析

采用爆炸气流灭弧是一种最新的防雷方法。为研究爆炸气流灭弧防雷间隙灭弧暂态过程，对35kV爆炸气流灭弧间隙进行10kA工频电流灭弧试验，试验表明电弧在爆炸气流的强烈扰动下迅速被拉长截断，灭弧时间约为4ms。同时根据电弧熄灭的温度判据（即当故障电弧温度降低到3000～4000K时熄灭）利用有限元计算软件FLUENT对气流和电弧耦合作用暂态过程中的电弧温度进行模拟仿真。由仿真结果可知，在高速爆炸气流的作用下，电弧能量变弱，温度呈非线性下降，在4ms时降至熄灭的临界值熄灭。为了验证试验与仿真的实际效果，进行了爆炸气流灭弧防雷间隙实地运行试验。运行试验表明：爆炸气流灭弧防雷间隙能够降低雷击跳闸率90％以上，安装灭弧间隙后的输电线路既限制了雷击过电压，又能显著降低雷击事故率，具有良好的实用性。

双氧水爆炸事故机理分析及预防措施研究

为了对双氧水引起的爆炸事故的机理进行分析,用加速量热仪对双氧水进行了热危险性测试。通过对数据校正和分析,得到了浓度为30%的双氧水初始热分解温度为34.5℃,热分解可达到的最高温度为246℃,最大温升速率时间为100min。结果表明,双氧水极易发生爆炸,并且爆炸威力很大。针对双氧水的爆炸危险,提出采取适当的预防措施,如冷却水法,以避免爆炸事故的发生。

双模战斗部结构正交优化设计

应用LS-DYNA仿真软件,结合正交优化设计方法,对弧锥结合形药型罩双模战斗部进行了正交优化设计研究。分析了结构参数(圆弧曲率半径、锥角、药型罩壁厚及装药高度)对双模毁伤元成型性能的影响规律,同时讨论了弧锥结合罩的弧度部分与锥度部分比例的大小对双模成型的影响。数值模拟结果表明:两次优化结果均说明药型罩壁厚是确定头部速度的主要因素,锥角是确定长径比和头尾速度差的主要因素;当第二次优化的各因素水平分别为圆弧曲率半径是0.45倍装药口径,锥角是145°,壁厚是0.04倍装药口径,装药高度是1.0倍装药口径,即弧度部分所占的比例较小时,得到的爆炸成型弹丸(EFP)和聚能杆式侵彻体(JPC)成型效果都较好。

用加速量热仪研究PBX-HKF的热稳定性

采用加速量热仪(ARC)研究了一种由HMX、苦味酸钾、增塑剂、粘结剂组成的新型PBX HKF炸药的热稳定性,得到了塑性炸药样品在绝热条件下热分解温度和压力随时间的变化曲线以及自热速率、分解气体产物压力随温度的变化曲线,分析了在绝热条件下热分解反应动力学,计算了表观活化能Ea为337. 32kJ·mol-1,指前因子A为9. 32E34s-1。结果表明所测试的PBX HKF具有良好的热稳定性。

煤尘爆炸特征参数影响因素研究

采用20 L球形爆炸装置研究了煤尘粒径、浓度、点火能量对煤尘爆炸最大压力、爆炸最大压力上升速率的影响。研究结果表明，在煤尘粒径一定的条件下，随着煤尘浓度的增大，爆炸最大压力及爆炸最大压力上升速率先增大后减小，煤尘浓度在400～480 g/m3之间取得爆炸最大压力最大值0.94 MPa、爆炸最大压力上升速率最大值28.79 MPa/s；在煤尘浓度一定的条件下，爆炸最大压力不随煤尘粒径的减小而单调变化，爆炸最大压力上升速率随煤尘粒径的减小而逐渐增大；随着点火能量的增大，爆炸最大压力及爆炸最大压力上升速率明显增加。

N-脒基脲二硝酰胺放热分解反应的动力学行为(英文)

用DSC和微热量仪研究了N-脒基脲二硝酰胺(GUDN)的放热分解反应动力学行为和比热容,计算得到程序升温下GUDN主放热分解反应的动力学参数(活化能Ea和指前因子A)、自加速分解温度(TSADT)、绝热条件下达到最大分解反应速率的时间(tTMRad)和至爆时间(tTIad).结果表明,在非等温DSC条件下,GUDN的热分解过程可用经验级数自催化动力学方程dα/dt=1018.49exp(-195500/RT)(1-α)0.81+1018.00exp(-177000/RT)α1.29(1-α)0.71描述.热分解转热爆炸的临界温升速率为0.1236K·h-1.所得的TSADT、tTMRad和tTIad值分别为473.95K、2.24s和3.51s.

从不同升温速率下的DSC曲线数据计算/确定含能材料放热分解反应Arrhenius/非Arrhenius动力学参数的方法

提出了从不同恒速升温速率(β)条件下的DSC曲线起始温度(T0)、onset温度(Te)、峰温(Tp)、Te和Tp处的反应转化率αe和αp及相应各等转化率αi的βi、Tα,i(i=1,2,…,L)数据计算/确定含能材料放热分解反应Arrhenius/非Arrhenius动力学参数的方法。用该法得到了四水双(3-(5-硝基-1,2,4-三唑))钠[Na2(BNT)(H2O)4]放热分解反应的Arrhenius/非Arrhenius动力学参数。用所得非Arrhenius动力学参数计算了[Na2(BNT)(H2O)4]的热爆炸临界温度(Tb),并与用Arrhenius动力学参数所得的Tb值作了比较。验证了本工作所得[Na2(BNT)(H2O)4]非Arrhenius动力学参数的有效性和可靠性。

滚筒设计参数与粉尘爆炸率关系的数学模型

综采工作面的粉尘主要是由采煤机截割煤炭而产生,螺旋滚筒作为采煤机的工作装置,直接与煤岩接触,参与落煤和装煤的过程,其结构参数、工作参数直接决定着机器工作时的产尘量大小,影响工作面的粉尘浓度。因此,笔者通过简化与假设,在粉尘检测数据的基础上,选取滚筒直径,螺旋头数,截线间距,每线齿数和切屑厚度为自变元,提出了工作面粉尘爆炸概率的确定方法,建立了滚筒设计参数与采煤工作面粉尘爆炸率之间关系的数学模型,为分析机械参数与安全之间的关系和影响、为合理地设计滚筒及其采煤机的参数、减小采煤工作面的粉尘、降低粉尘爆炸率、提高煤炭生产的安全提供理论依据。

水面舰艇舰员对水下爆炸冲击响应

通过建立站立、坐姿、行走状态下的人体集中参数模型,分析水下爆炸载荷作用下舰员的冲击响应,讨论了水下爆炸冲击强度与人体冲击损伤的关系,并依据常用的损伤标准进行损伤程度的评估,为水面舰艇舰员冲击防护提供指导。

紫金山金铜矿露天采场爆破参数优化

为降低紫金山金铜矿铜矿区域爆堆中直径800 mm及以上的大块率,同时提高小块度矿岩占比,在铜矿区域减小爆破孔网参数,提高炸药单耗,在渣区域增大孔网,降低炸药单耗,以此在平衡炸药总用量的前提下,改善铜矿区域爆破效果。通过摄像法原理,铜矿区域按一定尺度拍摄试验爆破铲装截面,并运用Powersieve软件统计爆堆大块率,对比各爆破试验参数;渣区域由于无经济价值,采用经验公式确定参数后进行现场试验,通过爆破效果对比以确定合理参数。试验结果表明,铜矿区域孔排距为5.5 m×4.5 m,单耗为0.55 kg/m^3,大块率控制较好;渣区域孔排距为7m×6 m,单耗为0.32~0.33 kg/m^3,大块率符合生产需求,达到预期结果。

HMX和几种聚奥(JO)炸药的绝热分解

采用绝热加速量热仪(ARC)对3种HMX基PBX炸药(10#-159、聚奥-10、聚奥-9)和单质炸药HMX在绝热条件下的热分解行为进行了研究,得到了绝热分解温度、温度转化分数随时间的变化曲线和温升速率、压力随温度的变化曲线,计算了绝热分解反应动力学参数和自加速分解温度SADT,以SADT作为比较4种炸药热稳定性的判据。结果表明,4种炸药的绝热分解过程分为延滞期、加速期、降速期和残渣分解期;4种炸药均经历了较长的延滞期和短暂的加速期,放热剧烈并伴随明显的压力效应;10#-159、聚奥-10、聚奥-9和HMX的初始分解温度分别为89.95℃、104.70℃、114.41℃、153.58℃,25kg标准包装条件下的SADT分别为80.90℃、111.71℃、119.10℃、187.86℃,4种炸药的热稳定性排序为:HMX>聚奥-9>聚奥-10>10#-159。

滚筒设计参数对粉尘爆炸率影响的研究

利用所建立的数学模型,以国产某型滚筒式采煤机为例,采用计算机模拟的方法,得到了采煤机最大切屑厚度、每线齿数、牵引速度、截线间距、滚筒转速、滚筒直径、叶片头数以及煤岩破碎性能指标与粉尘爆炸率之间的关系曲线,通过分析,确定了各参数对粉尘爆炸率的影响,为预测采煤机工作对粉尘爆炸率的影响、完善采煤机工作性能的评价体系,为改进机器设计、减小采煤机的截割粉尘、降低粉尘爆炸率、提高煤炭生产的安全性提供理论依据。

HMX丙酮溶液在不同升温速率下的热爆炸研究

为了解奥克托今(HMX)热分解过程及其在不同溶剂中热爆炸特性,使用DSC-TG同步热分析仪研究HMX的热分解过程。根据升温速率分别为5、10、15、20K/min的DSC和TG-DTG曲线,利用Ozawa法和Kissinger法计算了动力学参数,求得HMX的分解活化能分别为369.9 k J/mol和379.7k J/mol。用Rogers公式和Arrhenius公式求得指前因子A和速率常数k分别为4.70×1034s-1、7.48×10-16s-1(120℃)。HMX在升温速率为5 K/min时,分解峰值温度的活化焓、活化熵、活化自由能分别为370.2 k J·mol-1、405.39 J·K-1·mol-1、146.04 k J·mol-1;用小容量测试法研究25%质量分数的HMX丙酮溶液在不同升温速率(3、4、5、6℃/min)下的热爆炸特性。结果表明:在试验条件下,HMX丙酮溶液的临界爆炸温度,随着升温速率的增加而升高。

集中参数在本安防爆检验中的应用

针对在本安防爆检验中用集中参数代替实际电缆的分布参数进行了分析比较,此方法在实际本安性能检验中得到了具体的、广泛的应用。在检验中用集中参数代替电缆的分布参数是完全适用的,可靠性和安全性还会得到提高。

滚筒结构参数对粉尘爆炸率的影响

通过假设与简化,建立了采煤工作面粉尘爆炸率与采煤机滚筒设计参数间关系的数学模型。以国产某型滚筒式采煤机为例,采用计算机模拟的方法得到了采煤机滚筒直径、螺旋叶片头数与粉尘爆炸率之间的关系曲线。通过分析,确定了各参数对粉尘爆炸率的影响,为预测不同结构滚筒参数的采煤机对粉尘爆炸率的影响,完善采煤机工作性能的评价体系,改进滚筒设计,减小采煤机的截割粉尘,降低粉尘爆炸率,提高煤炭生产的安全性提供理论依据。

带壳JH-14C传爆药烤燃实验及响应特性数值模拟

为了探究受外部不同温度影响下带壳JH-14C传爆药的响应特性,设计了一套慢速烤燃下可测量JH-14C传爆药温度变化和壳体应变的实验装置,获取了不同升温速率下弹体内部温度随时间变化曲线、慢烤响应过程中装药壳体径向应变历程曲线,揭示了带壳JH-14C传爆药的慢速烤燃响应特性,将烤燃实验中弹体径向应变测试结果和炸药反应烈度相关联,提出了一种弹药烤燃实验反应等级的判定方法;基于热力学和装药化学反应,建立了带壳装药烤燃热传导模型和Arrhenius模型,采用BP神经网络反演了JH-14C传爆药热的热反应参数,对不同升温速率下弹体内部的温度场进行了研究。结果表明:升温速率越低,装药的响应温度越高,响应越剧烈;随着升温速率的降低,炸药的点火区域从炸药两端外缘逐渐向炸药内部转移。

提高黑岱沟露天煤矿块煤率爆破参数研究

为提高黑岱沟露天煤矿煤台阶爆破块煤率,结合煤台阶地形条件、煤层分布、作业设备及施工效率等因素,在保证爆破质量、确保钻机效率的前提下,研究炮孔直径、孔网参数、装药结构、炸药性能等参数对爆破块煤率的影响,为爆破参数的选择提供方向。

雷电诱导爆炸气流灭弧防雷装置原理研究与应用

针对现有防雷措施存在的诸多瓶颈问题,本文研发了10k V^220k V电压等级的爆炸气流灭弧防雷间隙装置。装置通过了西安电器研究所的10k A大电流灭弧试验,并应用于各电网的输电系统防雷保护领域,取得了良好的防雷效果,防雷指标表现优异:多雷地区线路耐雷水平10倍以上,雷击跳闸率趋零。

低密度炸药对露天矿煤层爆破关键指标的影响研究

为进一步改善煤岩爆破效果,从煤岩爆破破碎机理分析了减少爆破药柱粉碎区的途径,提出了将低密度炸药用于露天煤矿煤岩爆破。通过对低密度炸药不同装药结构、不同炸药单耗量的煤岩爆破试验,分析了采掘效率、块煤率及沫煤率等重要指标。结果表明:低密度炸药爆炸能量传递过程中更加均匀,有利于降低炸药单耗,减少沫煤率。研究中发现在一定范围内,炸药单耗量与采掘效率、大块率、块煤率及沫煤率成比例关系,综合优化四者之间的关系,给出了适合于露天煤矿爆破炸药单耗量的最佳范围区间是0.171~0.190 kg/m^3。