爆轰

摘要： 炸药爆轰动力学的理论。当冲击波强度超过某一数量时,即引起冲击波阵面后的炸药迅速化学反应。释放的能量又供给冲击波,使其以恒速沿炸药传播下去,此即爆轰过程。它不仅是化学过程,而且也是流体动力学过程,符合质量守恒、动量守恒和能量守恒三个定律。从19世纪末至今提出爆轰中的化学反应是在一薄层内迅速完成的,即炸药通过冲击波阵面之后,化学反应瞬间完成,变为完全反应的爆轰产物。此一复杂爆轰过程可用较简单的冲击波流体动力学理论研究,实验证明,用这种简化理论研究爆轰波较接近实际。将上述爆轰波简化为化学反应的强间断面理论,通常称为查普曼一朱格特理论(Chapman-Jougettheory),简称C-J理论。此系一般的爆轰波理论概念。从爆轰波定常结构来看,尚有不完善之处。在1940年左右,泽尔多维奇(Zeldovich)、纽曼(Von Neu-man)、多灵(Doring)三位学者相继对C-J理论进行修正,后取三位学者名字第一个字母命名该修正理论,即捷尔道维奇一纽曼一多灵模型(ZeldovichNeuman-Doringmodel)。C-J理论包含一个化学反应的强间断面,实际并未考虑此区的结构,因化学反应并非瞬间完成。在一定反应速率下,必然有一个由原始炸药变成爆轰反应的化学反应区,此区对一些炸药已相当宽,其宽度在毫米量级。据此实际存在,有必要对C-J简化理论进行修正,即把爆轰波视为一个前沿冲击波和一个化学反应区所构成,此即ZND模型,这是现今较完整的爆轰波理论概念。了解火药的爆轰理论对进一步探索和建立油气井用火药的性能和检测方法起到借鉴的作用。

摘要： 为探究黑索金(RDX)靶材超高速撞击辐射特征,在超高速碰撞靶上开展了铝球超高速撞击RDX光辐射特征测量试验。获得了2A12铝球以约3 km/s、6 km/s的速度撞击空药盒、盒装RDX、裸装RDX等靶材的紫外、可见光典型波段的光谱辐射强度。试验发现:超高速撞击不同靶材的辐射特性显著不同,撞击空药盒存在1个辐射峰、总辐射时间最短,撞击盒装RDX存在2个辐射峰、总辐射时间次之,撞击裸装RDX存在多个辐射峰、总辐射时间最长;撞击冲击波效应产生的强辐射波段与爆轰产生的强辐射波段显著不同;撞击冲击波效应产生的光谱辐射强度随撞击速度的增大而增强。不同靶材辐射特性的显著差异,可作为目标爆炸程度的判断依据;该试验结果可为理论研究和数值模拟提供参考。

摘要： 针对现有爆炸完全性试验判据量化表征不足,无法满足不同种类、不同药量传爆序列爆炸完全性判断需要的问题,提出基于起爆时间的传爆序列爆炸完全性判断方法。该方法利用临界起爆压力对应的爆轰波速度计算导爆管、传爆管临界起爆时间,测试起爆时间小于临界起爆时间则判定爆炸完全,否则判定爆炸不完全。验证结果表明,起爆时间法判断结果与试验结果一致,通过起爆时间能够定量判断传爆序列爆炸完全性。

摘要： 为了获取亚毫米气隙、垫层对三氨基三硝基苯(TATB)基炸药爆轰驱动飞片的影响规律,设计了亚毫米尺度气隙、垫层的精密爆轰实验,利用光子多普勒激光干涉测试技术获取了TATB基炸药在亚毫米气隙、垫层影响下的爆轰驱动飞片运动历程.实验结果表明,相较于飞片炸药紧贴状态,有亚毫米硅泡沫垫层时,飞片的起跳速度降低,最终速度反而有所提高(约20 m·s-1、占比1％);而气隙对飞片运动的影响更大,最终速度提高更多(50 m·s-1、2％).同时开展了亚毫米气隙影响的数值模拟研究,结果表明,点起爆和线起爆的不同起爆方式对于飞片的运动速度历程有一定影响,但是在不同起爆方式下,气隙增大均有利于提高飞片的最终速度.亚毫米气隙对爆轰驱动飞片影响规律的理论分析结果显示,亚毫米气隙的引入使爆轰产物经过等熵膨胀后再与飞片相互作用,作用强度降低,系统熵增减小,驱动飞片的能量增加,造成了飞片最终速度的提高.不同气隙尺度下,主导机制的不同会带来对飞片运动速度历程影响规律的差别.

摘要： 针对煤矿井下煤粉环境污染及传统煤炭燃烧能量利用效率低等问题,提出了流态化开采过程中煤粉爆轰发电的能量利用方式。在煤矿井下流态化开采的同时,以煤粉为燃料,掺混相应的助燃剂诱发煤粉爆轰,利用爆轰产生的能量驱动发电机发电,降低传统燃煤燃烧发电过程中化学能到蒸汽内能再到机械能的能量损耗;爆轰残留物经过除尘净化后回填采空区,避免采空区坍塌,促进废弃物的资源化利用;余热和余能经过高效回收用于供暖供热,促进能量的多级利用。流态化开采煤粉爆轰发电的技术构想将促进煤炭资源能量利用率的提高,推进煤炭资源朝着清洁、高效、安全、智能化的方向发展。

摘要： 航空航天技术是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现,而其中的核心就是发动机的技术.爆轰燃烧相比于传统的定压燃烧效率和比冲更高,而使用高能量密度的铝粉燃料会释放出更多的能量,在推进剂配方中加入适量的铝粉,可以大幅提高比冲,提供更加稳定、高效的燃烧.本文讨论了铝粉颗粒的粒径大小、铝粉的含量等对爆轰性能的影响,介绍了含铝燃料火箭发动机的爆轰特性研究现状.

摘要： 针对煤矿井下煤粉环境污染及传统煤炭燃烧能量利用效率低等问题,提出了流态化开采过程中煤粉爆轰发电的能量利用方式.在煤矿井下流态化开采的同时,以煤粉为燃料,掺混相应的助燃剂诱发煤粉爆轰,利用爆轰产生的能量驱动发电机发电,降低传统燃煤燃烧发电过程中化学能到蒸汽内能再到机械能的能量损耗;爆轰残留物经过除尘净化后回填采空区,避免采空区坍塌,促进废弃物的资源化利用;余热和余能经过高效回收用于供暖供热,促进能量的多级利用.流态化开采煤粉爆轰发电的技术构想将促进煤炭资源能量利用率的提高,推进煤炭资源朝着清洁、高效、安全、智能化的方向发展.

摘要： 为研究NEPE推进剂破片冲击响应特性,利用有限元动力学软件对NEPE推进剂受破片冲击的动力过程进行数值模拟,并进行试验验证.分析不同规格破片冲击起爆NEPE推进剂的情况,计算其临界起爆速度.结果表明,随着破片速度增加,NEPE推进剂受冲击响应情况有所不同,即破片速度在0～1121 m/s时,推进剂不发生反应;1121～1247 m/s推进剂开始发生反应;1247～2508 m/s推进剂响应情况由快速反应转为爆轰;破片速度大于2508 m/s时,破片直接引爆推进剂;破片质量和体积的增加都会使推进剂临界起爆速度减小,但影响程度递减;圆柱形和立方体破片冲击推进剂的临界起爆速度相近,都小于球形破片;钨合金破片和钢破片的临界起爆速度与破片质量和体积有关,但都小于铝合金破片.文中采用的破片冲击数值模拟研究方法可有效解决NEPE推进剂破片冲击特性研究的难题.

摘要： 通过对工业炸药爆轰反应过程中微孔隙压溃的细观与宏观过程进行研究,提出炸药孔隙压溃不仅产生绝热压缩、射流冲击、摩擦剪切生热的"热点"因素;冲击射流产生的旋涡运动,还会起到搅拌混合作用,促进爆轰燃烧反应;同时旋涡运动的湍流能量还会通过粘性耗散转变为热能,供给爆轰波,与化学反应放热一起维持爆轰传播;即工业炸药爆轰中的微孔隙塌缩同时起到了"热点"、搅拌混合促燃和湍流释能的多重作用.炸药孔隙的搅拌混合作用决定了"化学反应区"和"湍流耗散区"的厚度大小,其中"化学反应区"的厚度与孔隙度成反比,"湍流耗散区"则与孔隙度成正比,两者的共同作用构成支持爆轰波的"释能区",这使得工业炸药存在能量利用率最高的最佳装药密度.基于爆轰波"释能区"的新观点,建立了工业炸药的最佳装药密度、极限直径、临界直径、高密度"压死"、炸药能量利用率等爆轰性能经典问题之间的内在联系.通过"孔隙混合效应"和乳化炸药粒径分析,基于敏化气泡与炸药粒径相匹配原则,提出对于粒径5～6μm的乳化炸药,敏化气泡以直径10～100μm为最佳.

摘要： 针对石化装置罐区大口径、长距离管道内火焰传播缺乏系统研究的问题,设计搭建了DN50～DN500工业尺度管道火焰传播实验装置,并开展了丙烷/空气、乙烯/空气等可燃气体在不同管径下的实验研究.实验结果表明:可燃气体积分数对火焰传播及爆轰有一定影响,当接近化学计量浓度时,爆轰加速距离更短,更易形成稳态爆轰,而当可燃气混合气为贫燃或富燃状况时,爆轰加速距离则会增长;火焰爆轰传播速度、爆轰压力与管道管径基本无关,受可燃气种类影响更大;对应体积分数为6.6％的乙烯/空气和体积分数为4.2％的丙烷/空气混合气体,爆轰压力分别是初始压力的15.17和14.47倍,DN150以下管径内的爆轰压力远高于ISO16852标准给出的参考值.罐区连通管道阻火器选型安装时,应结合安装位置选用合适的阻火器.

摘要： 本文介绍了气相爆轰的方式来推动弹丸高速运动的实验。利用已有一级轻气炮理论公式进行初步设计，并通过近红外激光测量技术对高速弹丸的速度进行测量，结果表明：实际测量值与理论值相差4％左右，符合设计要求.

摘要： 数值计算模拟了一维和二维不稳定ZND爆轰波。计算结果表明所用数值方法捕捉到了不稳定爆轰波的基本物理特征，为进一步采用复杂的化学反应机理进行精细爆轰波模拟打下了基础。

摘要： 本文为对乙炔氧气混合气体中爆轰波与激波的正面对撞现象的实验和数值研究。实验以高速摄影获取两波对撞的X-t纹影图，以烟迹板记录对撞中的爆轰胞格图案：数值上则以一种4组分3步总体反应模型对上述气体中的两波相干现象进行二维模拟。研究表明，透射波系包括一道激波和爆轰波，以及紧随爆轰波后的稀疏波区，这一透射波系与对撞理论分析中的CJ解一致。入射激波强度对波系起实质性影响作用，激波越强，则整个透射流场呈现偏向激波的趋势；当激波强度趋于声波时，稀疏波区趋于消失，激波越强则疏波区趋于扩大，两波对撞存在一个有限的转变阶段，透射爆轰首先发生解耦，接着迅速迸发为过驱爆轰，然后再逐渐平衡为CJ爆轰；对于强不稳定的燃气，对撞后爆轰波在空间上的发展不均衡，一区域发生火焰面与诱导激波的脱离，随后的火焰面失稳发展为诱导激波区内的爆轰波，实验观察到了这种爆轰在烟迹板上留下的极为精细的迹线。本文同时展示了实验与数值结果之间很好的一致性，表明所采用的简单总体反应模型可以合理地描述真实气体中的爆轰现象。

摘要： 本文给出了描述药型罩分两阶段压垮的数学模型,该过程包含冲击波及气体动力学作用阶段.根据作用于药型罩的爆轰产物运动规律可以确定射流初始的运动学参数。实践表明这一模型对聚能装药结构的设计具有指导作用。

摘要： 基于拉氏-有限元二维数值程序,使用通常的起爆函数,适当的单元细分,得到正常的散心爆轰计算；引入适当的损伤函数和本构关系,实现了爆轰驱动下材料的损伤断裂(层裂)过程的数值模拟.圆管爆轰算例可与实验比对.

摘要： 本文描述一种大尺度爆轰数值模拟模型,适合于计算单元尺度大于反应区尺度的情况.本起爆模型基于点火增长模型.起爆函数与单元尺度相关.与时间起爆对比,本起爆模型不需要给定绕过爆轰阴影区的起爆时间序列.同时本模型可以适用于任何爆轰产物状态方程.

摘要： 在国内首次用爆轰法合成了含硼超微金刚石,主要在掺杂基本原理、爆轰合成工艺和性能测试方面进行探讨研究.对合成用材料进行加热、研磨或插层法预处理是爆轰掺硼的重要步骤.试验发现合成的纳米金刚石粉末(UFD)中硼含量最高达到4.9551mg/g,所得的聚晶金刚石(PCD)中硼含量最高达到2.6529mg/g,但发现UFD均为绝缘体,而聚晶金刚石有了明显的导电性质.在一定测试条件下,电阻率最小的达到了1.588Ω·cm,已属于导体范围.

摘要： 本文通过对详细基元反应模型下化学当量比乙炔氧气混合气体等容爆炸过程的深入解析与量化归纳，提出一种将预混燃烧复杂基元反应概括为简单总体反应的方法。初步考察发现，以该方法构建的总体反应模型不仅能够体现真实基元反应诱导时间、释热反应速率、产物平衡速率等各种重要尺度特征，也能准确地预测不同状况下的反应热和化学平衡状态；同时它还保持相当简洁的形式，可以大大降低爆轰波等非定常预混层流燃烧数值模拟的计算量。

摘要： Arrhenius定律表明只有内能大于活化能的分子才能够发生化学反应。对于反应前后比热比y和气体常数R是变化的反应系统，分子的内能不完全是温度的唯一函数，还与比热比有关。传统的一步化学反应模型认为气体的比热比是常数，并在Arrhenius定律中用活化温度来表示活化能。因此，变化的气体比热比会显著地影响着用传统的一步化学反应模型计算所得到的化学反应速率。本文研究了变化的气体比热比和气体常数对Arrhenius定律在应用中的影响，并通过比较一维C-J爆轰波的热力学特性和二维非定常爆轰波的胞格的变化来证实了该影响的存在性。它不但影响模型的热力学性能，同时还影响模型的化学反应动力学性能。一个改进的一步化学反应模型被提了出来，在该模型中，反应前后气体的比热比和气体常数是变化的，在Arrhenius定律的表达式中，活化温度被真正物理意义上的活化能所替代。应用这一改进的模型所得到的数值模拟结果同试验结果能够很好地吻合。

摘要： 为了研究高能固体推进剂的冲击起爆行为,对推进剂进行了冲击加载下的拉氏分析实验.采用锰铜压力计测量了推进剂中不同位置的压力历程,分析了推进剂爆轰压力、爆速及爆轰成长距离等爆轰特性.建立了推进剂的冲击起爆模型,采用了点火增长模型描述推进剂爆轰成长过程,对推进剂的冲击起爆过程进行了数值模拟.根据拉氏分析实验结果,标定了推进剂点火增长模型参数.

摘要： 本申请提供用物理气相沉积(PVD)方法将纳米金刚石和类金刚石碳共沉积到衬底上的方法，该方法包括：提供衬底，提供离子化碳等离子体的来源，提供纳米金刚石的来源，将纳米金刚石和离子化碳等离子体向衬底喷射以将纳米金刚石和类金刚石碳共沉积到衬底上。本申请还提供包含纳米金刚石和类金刚石碳的复合膜。

摘要： 本发明涉及可燃气体爆轰实验装置技术领域，提供了一种基于气体爆轰驱动超高速发射装置的斜爆轰实验系统，包括二级轻气炮单元，二级轻气炮单元分别连接有斜爆轰实验舱单元和点火器，斜爆轰实验舱单元设置有高速摄影系统，斜爆轰实验舱单元内在实验开始前充入可燃混合气体，点火器和斜爆轰实验舱单元及高速摄影系统分别由计算机系统进行操控；实验开始前，根据预设工况向斜爆轰实验舱单元内充入可燃混合气体并静止放置，实现精确控制可燃混合气体的状态，使可燃混合气体在实验开始前不会反应，并实现了精确测量可燃混合气体的性质，既保证了可燃混合气体的纯净程度及充分均匀混合，又实现了使用高速摄影系统观测斜爆轰的起爆过程。

摘要： 本发明公开一种爆轰驱动激波风洞的双向爆轰驱动技术，将激波风洞的两端分别设为中焓试验舱和高焓试验舱，向爆轰舱内充入可燃气体点燃后形成的高温高压爆轰燃烧产物向右冲破膜片后形成右行入射激波，经过激波压缩加热后形成中焓气体施加至试验体上；向左冲破膜片后形成左行入射激波，经过加热加速后最终形成高焓气体进入高焓试验舱内并施加至试验体上；通过一次爆轰波同时完成中焓和高焓两种试验。本发明在激波风洞爆轰时，利用反向爆轰驱动的优点实现了中焓试验气流，同时利用正向爆轰驱动优点实现高焓试验气流，避免了冲击破坏和气体浪费，增强了试验过程的安全性并节约了运行成本。

摘要： 本发明提供一种直观显示螺旋爆轰横波及纵波结构的爆轰管道组，属于爆轰结构技术领域。该管道组包括驱动段、实验段和内部管，驱动段内设Shchelkin螺旋，驱动段连接高压点火装置，驱动段后接内部管法兰，内部管一端固定于内部管法兰，另一端置于实验段内，内部管内壁和外壁均设有烟膜，实验段内设有外管内壁烟膜，实验段通过传感器连接数据采集终端，实验段末端设置端面烟膜，内部管法兰上安设有固定螺丝。该管道组可直观显示管道中距管道中心线不同极径处的横波与纵波结构。通过记录不同极径处螺旋爆轰横波结构，并与对应的纵向波结构对比分析，对于爆轰结构研究与探索具有重要的意义。

摘要： 本发明提供了一种将爆轰波集中于燃烧室内侧的旋转爆轰发动机，属于吸气式发动机研究领域，包括端盖、燃料盘、壳体和点火装置，端盖上分布有燃料进气口和空气进气口，燃料盘上分布有圆柱孔，壳体内无中心柱，底部内侧为中空的楔形结构，壳体和燃料盘之间形成收敛扩张环缝，空气从收敛扩张环缝径向喷注，与圆柱孔轴向喷注的燃料进行正交掺混，通过壳体内侧与燃料盘顶端凸台之间4.2mm的通道进入燃烧室，主要集中于燃烧室内侧，点火装置切向焊接在壳体上，本发明将爆轰波集中于燃烧室内侧，能够降低燃烧室外壁面的温度和压力，同时结合无内柱的燃烧室结构，能够减小燃烧室的所面临的严重烧蚀问题，保证旋转爆轰发动机可以长时间稳定工作。

摘要： 本发明涉及可燃气体爆轰实验装置技术领域，提供了一种基于气体爆轰驱动超高速发射装置的斜爆轰实验系统，包括二级轻气炮单元，二级轻气炮单元分别连接有斜爆轰实验舱单元和点火器，斜爆轰实验舱单元设置有高速摄影系统，斜爆轰实验舱单元内在实验开始前充入可燃混合气体，点火器和斜爆轰实验舱单元及高速摄影系统分别由计算机系统进行操控；实验开始前，根据预设工况向斜爆轰实验舱单元内充入可燃混合气体并静止放置，实现精确控制可燃混合气体的状态，使可燃混合气体在实验开始前不会反应，并实现了精确测量可燃混合气体的性质，既保证了可燃混合气体的纯净程度及充分均匀混合，又实现了使用高速摄影系统观测斜爆轰的起爆过程。

摘要： 本发明涉及大尺寸可视圆柱爆轰实验装置及爆轰实验光学记录方法，属于爆轰实验技术领域。本发明的大尺寸可视圆柱爆轰实验装置可以在更宽的尺寸范围和较小的初始压力下进行爆轰实验，通过同步电路，同步点火和光学快门，光学测速、记录捕捉胞格和波阵面结构效果更为清晰，通过定位块和密封圈的组合，可以实现圆柱腔厚度的扩展，可以进行更大范围的实验研究。该爆轰实验光学记录方法可配合大尺寸可视圆柱爆轰实验装置对常见可燃气体进行爆轰起爆和爆轰波结构的研究。

摘要： 本发明公开一种爆轰驱动激波风洞的双向爆轰驱动技术，将激波风洞的两端分别设为中焓试验舱和高焓试验舱，向爆轰舱内充入可燃气体点燃后形成的高温高压爆轰燃烧产物向右冲破膜片后形成右行入射激波，经过激波压缩加热后形成中焓气体施加至试验体上；向左冲破膜片后形成左行入射激波，经过加热加速后最终形成高焓气体进入高焓试验舱内并施加至试验体上；通过一次爆轰波同时完成中焓和高焓两种试验。本发明在激波风洞爆轰时，利用反向爆轰驱动的优点实现了中焓试验气流，同时利用正向爆轰驱动优点实现高焓试验气流，避免了冲击破坏和气体浪费，增强了试验过程的安全性并节约了运行成本。

摘要： 本实用新型涉及定容燃烧弹，具体涉及一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置。该装置包括：定容爆轰燃烧弹弹体；进气系统，高能点火系统，数据采集分析系统，本实用新型的有益效果是：本实用新型的定容爆轰燃烧弹系统应用到研究发动机超级爆震时爆轰波在燃烧室内的行为特性时，采用高能点火装置和乙炔/氧气混合气可以稳定产生爆轰波。

摘要： 本实用新型涉及定容燃烧弹，具体涉及一种实现爆轰波破坏活塞材料的定容爆轰燃烧弹系统。一种实现爆轰波破坏活塞材料的定容爆轰燃烧弹系统，该系统包括：定容爆轰燃烧弹弹体，位于定容爆轰燃烧弹弹体内的金属隔板3，进排气系统，高能点火系统。本实用新型的定容爆轰燃烧弹系统通过将活塞的替代件—金属隔板放在容弹燃烧室内，对金属隔板进行爆轰破坏试验。试件结构简单，容易加工。