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在爆轰学研究领域中,非均质凝聚态炸药的冲击起爆研究是一个前沿性的研究课题。它对军事科学、工业发展和工程应用都具有十分重要的意义。大量文献报道了与冲击起爆现象相关的内容。然而鲜有文献对临界起爆点附近的冲击起爆现象进行研究,而只是测出了各种炸药的冲击起爆隔板厚度值。另外,冲击起爆过程的机制十分复杂,会随初始条件及边界条件的微小变化而产生两种迥然不同的结果,即稳态爆轰和熄爆。近年来,虽有相关文献报道了炸药由冲击发展为稳态爆轰的过程及其数值模拟分析,然而关于炸药临界熄爆过程的文献却很少,更没有看到对熄爆过程进行数值模拟的报道。基于此,本文将研究以下两个方面的内容:一是临界起爆点附近的冲击起爆现象研究;二是临界起爆点附近的冲击熄爆过程及其数值模拟研究。
炸药的爆轰具有三个基本特征:高速、高压及高温。至今为止,实验仍是研究炸药爆轰问题的重要手段。本文对三种非均质凝聚态炸药的临界冲击起爆过程进行了实验研究,得到了相关数据。再通过数值模拟分析,得出了如下一些创新性结论。
1.建立了二维冲击波起爆实验系统。通过小隔板实验的加载方式,对三种炸药的冲击波临界起爆现象进行了研究。得到了它们的临界起爆隔板厚度和临界起爆压力阈值。
2.首次将新型锰铜-康铜复合拉氏压力传感器用于二维轴对称冲击波起爆过程的压力测量,为二维实验的推广铺平了道路。
3.首次采用二维拉格朗日分析方法处理实验数据。将径向膨胀对流场参数的影响纳入计算过程,求解的流场分布更接近于实验真实状况。
4.通过数值计算与模拟,得出临界起爆点附近的相应结论。
5.对冲击起爆过程的实验、计算与数值模拟显示,现有的化学反应速率方程只能描述处于正反馈状态的起爆过程,难以描述临界起爆点附近的熄爆过程。必须在化学反应速率方程中增加其它影响化学反应进程的负反馈项来描述熄爆过程。