爆轟在國防科技發(fā)展與工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中占有重要地位。凝聚炸藥爆轟相比氣相爆轟具有更高的爆壓、爆速和能量密度,且易于加工運(yùn)輸存儲,因此得到了更廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)地,發(fā)展具有高置信度的模擬凝聚炸藥爆轟的數(shù)值方法具有非常重要的意義。本文基于特征理論提出一種模擬凝聚炸藥爆轟問題的二階單元中心型拉氏方法。其主要思路是:在中心型拉格朗日系統(tǒng)及有限體積方法的框架下離散爆轟反應(yīng)流動方程組,根據(jù)爆轟方程的特征性質(zhì)求解離散網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的速度與壓力,獲得的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)物理量被用來更新網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位置以及計(jì)算網(wǎng)格單元邊的數(shù)值通量。利用特征理論得到的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)解形式簡單,同時(shí)真正考慮了多維效應(yīng),是一維Godunov格式在多維問題中的推廣。為了達(dá)到時(shí)間高階精度,有限體積方法得到的半離散系統(tǒng)使用二階半隱式龍格庫塔方法求解:顯式迭代求解流動控制方程組,隱式迭代求解化學(xué)反應(yīng)速率方程。為了達(dá)到空間高階精度,對計(jì)算域內(nèi)的物理量進(jìn)行分片線性重構(gòu),并使用限制器抑制振蕩。本文在模擬凝聚炸藥的爆轟過程中使用了點(diǎn)火成長爆轟模型,化學(xué)反應(yīng)速率選用三項(xiàng)點(diǎn)火成長方程,固體炸藥和氣體爆轟產(chǎn)物使用JWL狀態(tài)方程。典型算例的計(jì)算結(jié)果表明,本文構(gòu)造用于模擬凝聚炸藥爆... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２爆轟波陣面示意圖Ｗ??將式（１．１）代入（１．２），就可以得到描述反應(yīng)物與生成物的狀態(tài)和爆速之間關(guān)系的??

?（１．５）??Ｈｕｇｏｎｉｏｔ曲線可以看做是不同爆速的爆轟波作用到同一介質(zhì)后所有可能狀態(tài)的連線。??圖１．３就是ｐ－ｖ圖中的Ｒａｙｌｅｉｇｈ線和Ｈｕｇｏｎｉｏｔ曲線。圖中的曲線１是式（１．５）中反應(yīng)??熱ｇ?＝?〇時(shí)的沖擊波Ｈｕｇｏｎｉｏｔ曲線，由圖可見爆轟波（０＞〇）的Ｈｕｇｏｎｉｏｔ曲線位于沖擊波??Ｈｕｇｏｎｉｏｔ曲線之上。當(dāng)爆轟波的初始狀態(tài)相同而爆速不同時(shí)，Ｒａｙｌｅｉｇｈ線可能與Ｈｕｇｏｎｉｏｔ??曲線相交（交點(diǎn)為Ｋ、Ｌ點(diǎn)）或相切（切點(diǎn)為Ｍ點(diǎn)）。當(dāng)兩條線相交時(shí)，Ｋ點(diǎn)表示的是??強(qiáng)爆轟（過驅(qū)爆轟），Ｌ點(diǎn)表示的是弱爆轟。當(dāng)兩條曲線相切時(shí)，切點(diǎn)Ｍ表示的是ＣＪ??爆轟。在切點(diǎn)Ｍ處，爆轟波相對波后生成物的傳播速度等于當(dāng)?shù)芈曀伲恚从??（１－６）??Ｗａ／＋ｃ：ｍ表示的是爆轟波陣面后的稀疏波波頭速度。由式（１．６）可知，此時(shí)爆轟波陣??面之后的稀疏波不會傳入到爆轟波的反應(yīng)區(qū)內(nèi)，爆轟反應(yīng)釋放的能量沒有發(fā)生損失而是??全部用來支持爆轟波的定常傳播。所以式（１．６）即為爆轟波穩(wěn)定傳播的ＣＪ條件

凡，＆ｐｗ，ｗ，（／＾，１＼）也叫做＼＾０１１階１１１１１３１１１１尖點(diǎn)，位于沖擊波的１４１１§０１１丨０１曲線上。擊壓縮后高速的爆轟化學(xué)反應(yīng)被激發(fā)，隨后化學(xué)反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。用應(yīng)的進(jìn)程，ｋ表示了每個(gè)計(jì)算網(wǎng)格內(nèi)爆轟產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：ｘ＝ｏ即未發(fā)物，表示反應(yīng)完全的爆轟產(chǎn)物，不同的值對應(yīng)不同的ＨｕｇｏｎｉｏｔＶｏｎ?Ｎｅｕｍａｎｎ尖點(diǎn)（Ｘ＝０）沿Ｒａｙｌｅｉｇｈ線逐漸增大，反應(yīng)釋放的能量到達(dá)反應(yīng)的終態(tài)點(diǎn)Ｍ?（人＝１），化學(xué)反應(yīng)熱０完全釋放。由此可得部曲線方程：??￣ｅ〇?＝?＾?＋?Ｘｖ（．?－?１；ａ?）?＋定常爆轟波，反應(yīng)區(qū)終點(diǎn)Ｍ即為ＣＪ點(diǎn)。在反應(yīng)區(qū)內(nèi)隨著化學(xué)反應(yīng)的降，在反應(yīng)區(qū)終點(diǎn)壓力降至ＣＪ壓力；ＣＪ點(diǎn)后是爆轟產(chǎn)物的等熵膨脹ｏｒ膨脹波，在這一區(qū)域壓力因?yàn)榈褥嘏蛎浧骄彽叵陆怠??Ａ??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于特征理論模擬凝聚炸藥爆轟的中心型Lagrange方法研究[D]. 陳秋陽.中國工程物理研究院 2016
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本文編號：3311745