基于SD_Toolbox和Cantera的气体C-J爆轰参数计算及规律分析

为研究混合气体爆轰问题,通过利用冲击爆轰专业计算工具箱SD_Toolbox和开源的化学反应动力学计算代码Cantera研究了气体C-J爆轰参数计算方法与规律。结果表明:将SD_Toolbox和Cantera耦合可以进行混合气体爆轰问题的C-J爆轰参数计算;以H_2/O_2、CH4/O_2和C_2H_2/O_2三种不同的混合气体组分为例,在化学反应比初始条件下,分别计算了其C-J爆轰参数;通过与文献中结果的比较,验证了计算的准确性。可见,基于SD_Toolbox和Cantera可以进行气体C-J爆轰参数规律分析,包括初始温度、初始压力和爆炸气体浓度对爆轰产物压力、密度、温度和爆轰波速的影响规律等。

2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪爆炸参数的理论计算

运用预测炸药分解产物的BW法则、计算爆速的Rthsteine′s方法和计算C-J压力的库珀方法等,对钝感含能材料2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪(LLM-105)的爆炸参数进行了理论计算;并与HMX和TATB的爆炸参数进行了比较,结果表明LLM-105是一种能量超过TATB、接近HMX的钝感含能材料。

用 KHT 状态方程计算炸药爆轰参数

调整了部分气态爆轰产物的ＫＨＴ状态方程参数及游离Ｃ的Ｃｏｗａｎ状态方程参数，应用新参数计算了典型单质炸药、混合炸药和燃料空气炸药的爆轰性能。结果表明，应用新参数得出的炸药爆轰性能更加接近实验值；对于含铝炸药，与文献相比，计算结果不仅与实验相符，而且体现了铝为高能添加剂的特点。

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑的合成及理论研究

以二氯乙二肟为原料,经取代反应和环化反应合成了1,1′-二羟基-5,5′-联四唑(H2DHBT),总收率为73.4%。用DSC研究了H2DHBT的热稳定性,其放热分解峰温为231.46℃。根据量子化学计算结果得到优化几何构型的理论密度为1.789g/cm3,固相生成焓为558.9kJ/mol。用Kamlet-Jacbos公式预估的H2DHBT的爆速和爆压分别为8 475m/s和32.4GPa。结果表明,H2DHBT制备工艺简单,具有较好的热稳定性和爆轰性能,通过羟基的去质子化,可作为含能阴离子候选物。

二级煤矿许用乳化炸药爆轰参数的理论计算

采用B-W法则预测二级煤矿许用乳化炸药的爆炸产物,同时运用盖斯定律、热力学定律及C-J爆轰理论对该炸药的爆轰参数进行理论计算。结果表明:理论计算得出的爆轰参数与实验测得的结果相当,说明该计算方法将对其它煤矿许用乳化炸药配方设计具有一定的指导意义。

基于特征线的脉冲爆震发动机性能估算与结构参数设计

在x-t平面建立了脉冲爆震发动机(PDE)爆震室内爆震波传播过程的物理模型,在此基础上应用特征线算法给出了一种脉冲爆震发动机性能参数估算方法,确定了PDE性能参数与结构参数之间的定量关系,建立了PDE结构参数的设计方法。用算例对不同推力水平的脉冲爆震发动机结构参数进行了设计与分析,为脉冲爆震发动机设计与应用提供理论依据。

元素势法在爆震波特征参数计算中的应用

应用元素势法 ,计算了脉冲爆震发动机 (PDE)常用的 6种爆震燃料产生爆震波的波后压力、波后温度及爆震波速等特征参数 ,得出了特征参数随余气系数变化的合理规律 ,以及PDE应选择密度大的燃料的结论。并与实验结果和国外相应的计算结果进行了对比 ,说明了该法在PDE研究中的有效性和可靠性。

工业炸药爆轰参数的计算

阐述了炸药爆轰参数计算的基本理论，应用VLW爆轰程序，对几种典型的工业炸药的爆轰参数及其C-J产物的平衡组成进行了计算．

乳化炸药的配方设计及BKW状态方程的应用

采用以能量 成本模型为基础的最优化方法进行乳化炸药的配方设计 ,并用爆轰理论和BKW状态方程计算其爆轰参数。两者的结合使该种配方设计方法得到了改进 ,可以使乳化炸药的研究在计算机上进行。文中给出了计算实例。

混合式脉冲爆震发动机性能分析

针对一种小型涡喷发动机和脉冲爆震发动机（PDE）的混合推进系统,介绍了其结构组成及工作过程,建立了性能计算的简化数学模型,分析了其飞行性能及涡喷发动机效率特性的影响。结果表明,为降低耗油率,提高单位推力,涡喷发动机最佳增压比为5-8,最佳涡轮前燃气温度为1 200-1 300 K;保持PDE进口压力不变,随着飞行马赫数的提高和飞行高度的降低,发动机推力下降,总耗油率升高;随着压气机和涡轮效率的降低,PDE单位推力变化不大,耗油率明显升高。

基于参数计算的电子安全系统起爆回路优化方法

针对电子安全系统起爆回路优化设计过程中,由于缺乏起爆回路参数的量化计算造成了优化方法缺乏针对性的问题,提出了基于参数估算的电子安全系统起爆回路优化方法,该方法通过建立电路参数计算模型,结合起爆电流测试结果,理论计算得到阻性、感性、容性回路参数;优化设计中根据参数类型不同选择不同的优化方法,最终完成起爆回路优化设计。试验验证验证表明,基于参数计算的电子安全系统起爆回路优化方法能够有效降低回路阻性、感性参数对于起爆电流的阻碍影响,提升起爆电流、缩短上升时间,提高起爆能量输出等电路性能,优化设计方法合理可行。

基于SD＿Toolbox和Cantera的气体ZND爆轰结构参数计算与惰性气体阻尼效应研究

为耦合使用冲击爆轰计算工具箱SD_Toolbox和化学动力学开源代码Cantera计算混合气体爆轰问题,开展了气体ZND爆轰结构参数计算与分析,同时给出了SD_Toolbox和Cantera应用于惰性气体阻尼效应研究的一个应用实例。在介绍了使用SD_Toolbox和Cantera进行气体ZND爆轰计算的基本方法后,以H2/空气混合物CJ爆轰和H2/空气混合物过爆轰为例,计算了其ZND的两个特征尺寸,并得到了爆轰产物压力、密度及主要产物成分百分比的计算结果,经与文献结果对比证明了本文结果的正确性。最后,将SD_Toolbox和Cantera耦合计算应用到一个实例,即进行惰性气体对爆轰反应进程阻尼效应的研究,并验证了结果的正确性。

工业炸药爆轰速度的近似计算

本文采用公式D_v=(knRT_v)^(1/2)(1-αp。)计算工业混合炸药的爆速。结果表明:该公式的爆速计算值很接近实用条件下装药爆速实测值:粉状硝铵炸药和乳化炸药的爆速计算值与实测值的相对偏差分别不超过±5％和±10％。

新型呋咱(氧化呋咱)类炸药爆轰参数的理论计算

以3,4-二(氨基呋咱基)氧化呋咱(BAFF)为结构单元设计了一类新型呋咱(氧化呋咱)类炸药分子。运用预测炸药分解产物的BW法则、计算爆速的Rothsteine方法和计算C-J压力的库珀方法等对该类炸药的爆炸参数进行了理论计算,并与HMX等炸药的爆炸参数进行了比较。结果表明,该类炸药的密度大,爆速和爆压介于TATB和HMX之间,是一类新型高能量密度材料化合物。由于该类炸药分子中含呋咱环具有芳香性,预测其分子的稳定性良好。

装药参数对多点起爆切割药型罩的影响

多模可调战斗部是新型智能弹药发展趋势中重要的一类,可实现爆炸成型弹丸与多破片之间的转换。基于LS-DYNA有限元计算软件,研究了多点同步起爆所产生的爆轰波切割药型罩机理,分析了起爆方式和炸药种类对切割效果的影响。结果表明:相对于平面排布,起爆点呈曲面排布时,爆轰波切割药型罩所形成的多破片毁伤能力更强;与其他常用炸药相比,以梯恩梯为主装药时形成多破片的效果更好。

多孔粒状铵油炸药爆轰参数的理论计算与分析

根据工业炸药爆炸理论,鉴于多孔粒状铵油炸药组成中硝酸铵与柴油比例不同,对多种配方方案进行氧平衡值计算。正氧平衡及负氧平衡不同情况下生成不同的爆炸产物,得到不同比例配方下的爆炸反应方程式。根据爆炸反应方程式,通过理论计算得到爆轰参数,并对计算结果进行分析。

丁羟推进剂(AP/Al/wax)爆轰参数的理论计算

丁羟推进剂在特定场合具有炸药行为,采用B-W法则预测丁羟推进剂的爆炸产物,同时运用盖斯定律、热力学定律及C-J爆轰理论对爆轰参数进行理论计算。结果表明:理论计算得出的爆轰参数与实验测得的结果相当,说明该计算方法运用恰当,对丁羟推进剂发生爆轰事故评估以及改制其它含能材料具有一定的指导意义。