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三维爆轰波传播的LS方法研究

本文首先回顾了爆轰传播理论发展历史,介绍了几种基本的理论模型及与爆轰波传播有关的其它内容。然后对等位线方法(Level Set,LS)作了一个简单的介绍,并根据该方法的原理,建立三维爆轰波传播的LS方程,研究该LS方程的数值求解方法,编制了三维爆轰波传播计算程序LS3D,提出了处理边界条件和爆轰波相互作用的方法,进行爆轰波相互作用多点起爆实验设计,完成各种起爆条件下爆轰波发展过程的数值模拟,并与实验结果作了比较。本文提出了在三维直角坐标系中爆轰波传播LS方程离散化方法,建立了相应的差分方程,研究了对不同形状炸药在多种起爆形式(点、线、面、散心、聚心)下初值条件的设定,以及各种边界条件的处理方法。根据本文建立的计算编码LS3D,可以确定不同时刻爆轰波阵面的位置,再通过计算编码LS2DDRAW和LS3DDRAW画出某一截面的波阵面曲线图,或在整个计算空间内的三维波阵面曲面图。本文的实验工作设计了两种多点起爆装置,采用了转镜式高速分幅  (本文共148页) 本文目录 | 阅读全文>>

《兵工学报》2017年S1期
兵工学报

基于曲率的爆轰简化模型

0引言欧拉系统构建的爆轰模型虽然包含了几乎所有真实物理现实中的必要元素,但是由于方程的高度非线性等,使研究工作难以进行。Fickett[1-2]提出的简化模型只包含一个标量守恒方程和一个反应速率方程,在数学方面简化了欧拉反应方程组的非线性问题,虽然该模型省略了许多物理细节,但可以很好地反映欧拉方程中一维爆轰的特性。在该模型中,守恒量并不代表现实物理系统中的某一个物理量,但是却具有现实物理系统中如质量、动量、能量等守恒量的基本物理特性。该简化模型可以考虑激波和稀疏波的作用,并能从定性的角度研究很多爆轰的动力学特性,如稳定传播的爆轰波结构、起爆、边界层损失等问题。Fickett[1-2]的爆轰简化模型后来被Majda等[3]和Faria等[4]更好地发展,他们都在Burgers方程中添加了一个能量释放项。如果经修改后的Burgers方程的源项同时含有损失项,则临界条件的存在是爆轰波的标志特性之一。Wood等[5]对反应区进行了数值迭...  (本文共4页) 阅读全文>>

《兵工学报》2017年S1期
兵工学报

当量比对连续旋转爆轰发动机的影响研究

0引言爆轰是一种高效的能量释放方式。爆轰波是由前导激波诱导波后快速化学反应放热形成的、能够自持传播的燃烧波。爆轰波的传播速率可达每秒千米量级,远远高于爆燃波每秒几米的传播速率,因此热能释放率快,并且爆轰近似等容放热过程,与等压放热的爆燃相比,熵增小、热效率高。连续旋转爆轰发动机是一种基于爆轰的新型发动机,以其固有的优势吸引了多个国家研究人员的广泛关注。例如,连续旋转爆轰发动机只需一次起爆,爆轰波就可以持续传播,省去了涡轮压气机等装置,质量轻、推重比大、热效率高。因此,旋转爆轰发动机有望成为未来高超声速推进的一个新选择。旋转爆轰发动机的概念首先由Voitsekhovskii[1]在1960年提出,他通过实验实现了乙烯和氧气预混气体短暂的连续旋转爆轰。在此后的20多年,旋转爆轰发动机几乎淡出了人们的视线。直到20世纪90年代中期,Bykovskii等[2]开始对旋转爆轰发动机进行全面研究,随后经Wolański等[3-4]推广,现在...  (本文共7页) 阅读全文>>

《火工品》2013年02期
火工品

矩形管两相脉冲爆轰探索性实验研究

脉冲爆轰燃烧(PDC)是一种高强度、高效率、低污染的燃烧方式,这种新型燃烧方式在能源、动力、化工、加工等领域有着广阔的应用前景。它可用于发电用的高效煤燃烧器及高效天然气燃烧器、陶瓷生产用的先进材料合成技术、提高材料耐磨耐高温的热喷涂技术、城市垃圾的先进处理技术、磁流体发电技术、强噪声发生器以及空天推进的脉冲爆轰发动机等[1-2]。由于受到目前计算机能力及化学反应机理的限制,在矩形管中开展爆轰模拟难度要远远大于圆管爆轰[3-4];而在实验研究中,由于矩形管几何条件引起气动不均匀性、散热不均匀性以及十分复杂的波动反射现象,使得爆轰的起爆与传播就更加困难,如果采用液态燃料进行两相爆轰,难度更大。因此,目前对绝大多数脉冲爆轰研究都是针对推进装置在圆管中进行的,而矩形管爆轰研究几乎都是采用气态混合物进行的单次爆轰[5-6]。然而,在用作并联推进装置或其他燃气生成器时,圆形爆轰管具有面积利用率低及能量密度分布不均匀等缺点,因此工程上迫切需要...  (本文共4页) 阅读全文>>

《火炸药学报》2009年04期
火炸药学报

爆轰波后的准静止区域(英文)

Experiments reveal that there is a quasi-stationary region behind the reaction zone in detonation wave,in which the particles of detonation products seem not to move.Lagrange analysis was performed to investigate the hydrodynamic mechanism after the reaction zone ofdetonation wave.Metal foils were embodied into the cylindrical charges of HMX-based plastic bondedexplosive.Doub...  (本文共1页) 阅读全文>>

《爆炸与冲击》2007年03期
爆炸与冲击

高-低爆速圆板炸药串联爆轰引起平面爆轰波的变凸现象

1引言炸药爆轰加载是最常用的动载荷技术之一,满足平面1维爆轰条件是大多数实验研究对加载装置的基本要求。但是在爆轰的激发与传播过程中,常会有高爆速炸药和低爆速炸药串联使用的情况,例如高爆速的平面波透镜引爆低爆速的主药柱。由于2种炸药的化学、物理性质的差异,当平面爆轰波从高爆速炸药通过接触界面进入低爆速炸药时,会导致在低爆速炸药中传播的爆轰波逐渐偏离平面1维条件,致使实验测量和结果分析复杂化。为此,本文中拟对高-低爆速圆板炸药串联爆轰在低爆速炸药中平面爆轰波演变为凸面波的实验现象进行初步分析。在CJ模型基础上建立起来的爆轰流体动力学理论,正确地解释了爆轰过程的基本宏观特性,可以借助它来研究爆轰波及其产物的运动,分析爆轰作用和效应等,本文所要进行的高-低爆速圆板炸药串联爆轰引起平面爆轰波变凸现象的分析,也将按爆轰流体动力学理论[1-3]进行,不涉及爆轰波阵面结构、反应机理等内容。2平面正常爆轰波阵面后爆轰产物状态参数的分布设有一圆柱炸...  (本文共7页) 阅读全文>>