在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防工業(yè)眾多領(lǐng)域,激光技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。應(yīng)用激光來(lái)輻照炸藥裝置,能使固體炸藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并在密閉空間內(nèi)部形成熱點(diǎn),發(fā)生點(diǎn)火和爆炸行為。激光引爆炸藥裝置的這種方法,可用于遠(yuǎn)距離、非接觸式的排除地雷或者未爆彈藥,降低人工排雷的危險(xiǎn)性,具有重要的工程應(yīng)用前景。同時(shí),激光輻照提供了精確可測(cè)的輻射外熱流,能使炸藥裝置在秒級(jí)時(shí)間內(nèi)發(fā)生爆炸,為快加熱條件下約束炸藥的點(diǎn)火和爆炸機(jī)理研究提供了新型試驗(yàn)手段。本文圍繞激光輻照下約束炸藥的熱爆炸機(jī)理展開(kāi)工作,進(jìn)行了理論、試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,目的是揭示激光引爆約束炸藥的機(jī)理,建立預(yù)測(cè)快加熱條件下約束炸藥點(diǎn)火過(guò)程的模型和方法。論文主要完成了以下工作:1、將炸藥裝置簡(jiǎn)化為殼體/炸藥雙層結(jié)構(gòu),考慮殼體和炸藥界面之間的接觸熱阻,建立了激光引爆約束炸藥的理論模型�；诜e分變換數(shù)理方法,獲得了激光輻照下殼體和炸藥的瞬態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算公式,討論了激光熱流、殼體/炸藥界面熱阻和外部氣流對(duì)激光加熱炸藥效應(yīng)的影響。將炸藥能量方程的熱源項(xiàng)進(jìn)行Frank-Kamenetskii近似處理,基于熱爆炸理論提出了激光輻照下約束炸藥點(diǎn)火時(shí)刻的近似估算公式。2、試驗(yàn)研究了激... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：176 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１快烤燃試驗(yàn)場(chǎng)景和試驗(yàn)結(jié)果１３（１１??￣

通過(guò)丙酮燃燒對(duì)炸藥裝置進(jìn)行加熱，采用熱電偶測(cè)試殼體外部、殼體內(nèi)部以及炸??藥表面的溫度歷程，研究不同約束狀態(tài)下炸藥裝置的快烤燃行為�；馃炜救荚囼�(yàn)溫度??結(jié)果如圖１．２所示。Ｃｉｒｏ發(fā)現(xiàn)，火燒快烤燃試驗(yàn)的最大問(wèn)題是鋼殼溫度測(cè)試值的不確定??度太大，難以準(zhǔn)確估算鋼殼表面的熱流大小。為了提高試驗(yàn)邊界精度，Ｃｉｒｏ又采用了電??加熱方式，即在殼體外表包裹電加熱帶，通過(guò)焦耳熱來(lái)加熱。電加熱快烤燃試驗(yàn)的溫度??結(jié)果如圖１．３所示，可見(jiàn)電加熱方式顯著減小了殼體溫度的抖動(dòng)，更容易獲得準(zhǔn)確的點(diǎn)??火時(shí)刻與熱流密度關(guān)系。但是，電加熱方式能夠提供的熱流密度較低，鋼殼表面熱流密??度通常在０．１？１．０?Ｗ／ｃｍ２量級(jí)，要研究更高加熱速率下的烤燃行為比較困難。??ＩＳ?Ｂ??圖１．１快烤燃試驗(yàn)場(chǎng)景和試驗(yàn)結(jié)果１３（１１??ｙｇＱ?．?Ａ?Ｓｔｅｅｌ．Ｔｏｐ￣??Ｂｔａ?Ｉ?■?１?？?１?■?１?＊?－？?■?１?？?１?＾?■?１?■?１?■－???Ｓｔｅｅｌ．?Ｓｉｄｅ?Ａ?Ｓｔｅｅｌ．?Ｔｔ＾??１１０Ｑ＿?Ａ?Ｓｔｅｅｌ．?Ｂｏｔｔｏｍ?．??ＳｔｔｅＬＳｒｔｆｅ?＾??Ｖ?ＰＢＸ．Ｔｏｐ?ａ?Ｓｔｅｅｌ．?Ｂｏｍｃｍ?＾??１０ＣＱ－?－－－ＰＢＸ．Ｓｉｄｅ?／ｖＡ?－?？?ＰＢＸ．Ｔｏｐ??口?ＰＢＸ．?Ｂｏｔｔｏｍ?，廠＼?，?＿丨、‘：?父?＿?——ＰＢＸ．?Ｓｉｄｅ?＾??Ｉ：：?ｒ?ｉ＾．??咖??．｝?＾?Ｊ￣＇?５?＇￣Ｚ〇?Ｄ?２Ｄ?４０?６０?８０?１Ｍ?１２０?１４０?１６０?１８０?２００??Ｔｉｍｅ，?ｓ?Ｔｉｍｅ

２００７年，Ｓａｎｄｉａ國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Ｃｏｏｐｅｒ等［３１’３２］應(yīng)用輻射加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)快烤燃（Ｒａｄｉａｎｔ?Ｈｅａｔ?Ｆａｓｔ??Ｃｏｏｋｏｆｆ?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ），研究目標(biāo)是回答慢烤燃反應(yīng)模型能否精確預(yù)測(cè)快烤燃行為。試驗(yàn)??裝置和試驗(yàn)結(jié)果如圖１．４所示，將石英燈作為輻射加載裝置，輻射熱流通過(guò)玻璃窗口作??用在炸藥表面。試驗(yàn)獲得了不同熱流條件下炸藥的點(diǎn)火時(shí)刻（或者稱為點(diǎn)火延遲時(shí)間），??熱流測(cè)試精度獲得了大幅提高。??ＨＭＨＪｊｍｎｉｉ?／Ｕ?ａ?薦＇ｍｍ??ｆｊｐ?星??（ａ）試驗(yàn)裝置?（ｂ）試驗(yàn)結(jié)果??圖１．４輻射加熱試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)結(jié)果１３１１??Ｌｏｓ?Ａｌａｍｏｓ國(guó)家試驗(yàn)室的Ａｓａｙ?［｜７］認(rèn)為同溫度條件下炸藥裝置熱爆炸的點(diǎn)火時(shí)刻量??級(jí)可以通過(guò)簡(jiǎn)單公式來(lái)估算。Ａｓａｙ總結(jié)了不同工況下ＨＭＸ基炸藥的點(diǎn)火時(shí)刻試驗(yàn)數(shù)據(jù)，??包括熱爆炸、激光點(diǎn)火、低速碰撞點(diǎn)火、以及沖擊起爆等，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火時(shí)刻自然對(duì)數(shù)與溫??度倒數(shù)成線性關(guān)系，如圖１．５所示。試驗(yàn)結(jié)果意味著炸藥點(diǎn)火時(shí)刻只與溫度相關(guān)，與沖??擊、碰撞和輻照等這些具體加熱方式無(wú)關(guān)。基于上述結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]連續(xù)波激光對(duì)液體貯箱的輻照效應(yīng)研究[D]. 焦路光.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[2]切向氣流作用下激光對(duì)纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的輻照效應(yīng)研究[D]. 陳敏孫.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[3]強(qiáng)激光與飛行靶相互作用的數(shù)值模擬研究[D]. 馬厲克.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]激光對(duì)金屬/炸藥結(jié)構(gòu)的輻照效應(yīng)[D]. 焦路光.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[2]凝聚炸藥烤燃機(jī)理研究及二維數(shù)值模擬[D]. 荊松吉.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004
[3]連續(xù)激光與芳綸纖維樹(shù)脂基體復(fù)合材料相互作用規(guī)律研究[D]. 王貴兵.中國(guó)工程物理研究院北京研究生部 2002



本文編號(hào)：2896470