本文關(guān)鍵詞：炸藥爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程理論與應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文針對VLW狀態(tài)方程在描述炸藥爆轟產(chǎn)物氣體高溫、中高壓熱力學(xué)狀態(tài)方面的不足,提出了一種新型爆轟產(chǎn)物氣體狀態(tài)方程形式VHL (Viral-Han-Long),開展了爆轟產(chǎn)物氣體組分高溫、中高壓狀態(tài)的描述,爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程VHL在炸藥爆轟性能、作功能力評價和炸藥反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)三個方面的應(yīng)用研究工作。具體研究工作如下：基于非極性氣體分子CH4的高溫、中高壓熱力學(xué)數(shù)據(jù),探討了VLW狀態(tài)方程描述爆轟產(chǎn)物氣體組分CH4熱力學(xué)狀態(tài)時存在的不足。提出了能夠有效表征CH4熱力學(xué)狀態(tài)的狀態(tài)方程形式VHL,該方程前四階維里系數(shù)均與理論計算值一致,高階維里系數(shù)則通過組合函數(shù)形式簡化�；贚-J勢能函數(shù),VHL狀態(tài)方程通過對比態(tài)原理,實現(xiàn)了對其它非極性或弱極性爆轟產(chǎn)物氣體組分(CO2、CO、O2、N2、H2)的高溫、中高壓熱力學(xué)狀態(tài)的準(zhǔn)確描述。針對強(qiáng)極性爆轟產(chǎn)物氣體組分H20,通過建立與溫度相關(guān)的L-J勢函數(shù)形式,實現(xiàn)了對H2O高溫、中高壓熱力學(xué)狀態(tài)的準(zhǔn)確描述�；诒Z產(chǎn)物氣體的VHL狀態(tài)方程和爆轟產(chǎn)物固相碳的Cowan狀態(tài)方程,結(jié)合最小吉布斯(Gibbs)自由能原理和爆轟CJ理論,成功編制了炸藥爆轟性能計算熱力學(xué)程序VHL。熱力學(xué)程序VHL中,爆轟產(chǎn)物氣體等效為單一組分氣體；爆轟產(chǎn)物固相碳具有三套參數(shù),分別表示碳的石墨態(tài)、金剛石態(tài)和類液相態(tài),碳的相態(tài)通過自由能比較獲得。利用熱力學(xué)程序VHL分別對寬密度范圍的典型炸藥(PETN、RDX和TNT)的爆轟性能參數(shù)、13組已知爆溫的炸藥和典型炸藥爆轟產(chǎn)物組成進(jìn)行了理論計算,并與其它熱力學(xué)程序計算結(jié)果進(jìn)行比較。計算結(jié)果表明熱力學(xué)程序VHL能夠準(zhǔn)確地計算寬密度范圍炸藥的爆轟性能參數(shù)�；跓崃W(xué)程序VHL和等熵條件(S=SCJ),計算獲得了TNT炸藥、HMX基炸藥的爆轟產(chǎn)物JWL狀態(tài)方程參數(shù)。應(yīng)用所得到的JWL狀態(tài)方程參數(shù),通過LS-DYNA動力學(xué)程序,數(shù)值模擬了TNT炸藥圓筒試驗、TNT炸藥水下沖擊波軌跡試驗和HMX基炸藥爆轟產(chǎn)物徑向膨脹軌跡的水下試驗,考察了熱力學(xué)程序VHL在炸藥作功能力評價方面的有效性。計算結(jié)果表明VHL熱力學(xué)程序能夠有效地表征炸藥爆轟產(chǎn)物的熱力學(xué)狀態(tài)量,通過與流體力學(xué)程序結(jié)合可準(zhǔn)確地評價炸藥的作功能力。提出了有效研究炸藥化學(xué)反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的方法,避免了人為認(rèn)定CJ點(diǎn)的誤差。采用DISAR精密試驗測試技術(shù)獲得炸藥與有機(jī)玻璃窗口界面的粒子速度歷程,通過熱力學(xué)程序VHL理論計算獲得炸藥爆轟產(chǎn)物等熵線與有機(jī)玻璃沖擊Hugoniot線交點(diǎn)的速度值,結(jié)合DISAR試驗所得界面粒子速度曲線,從而實現(xiàn)炸藥化學(xué)反應(yīng)區(qū)反應(yīng)時間的確定�；赯ND模型,結(jié)合未反應(yīng)炸藥的狀態(tài)方程,通過在熱力學(xué)程序VHL中引入壓力相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)速率函數(shù),建立了能夠有效描述炸藥反應(yīng)區(qū)內(nèi)壓力歷程和產(chǎn)物變化歷程的理論計算方法。
【關(guān)鍵詞】：狀態(tài)方程 爆轟性能 反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu) 勢能函數(shù) 熱力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ560.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 研究的意義和目的13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-22
• 1.2.1 炸藥爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程研究14-19
• 1.2.2 熱力學(xué)爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程在炸藥爆轟性能和作功能力方面的應(yīng)用研究19-21
• 1.2.3 炸藥反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)研究21-22
• 1.3 本文工作簡述22-24
• 第二章 高溫、中高壓氣體狀態(tài)方程VHL研究24-71
• 2.1 復(fù)形調(diào)優(yōu)法24-26
• 2.1.1 復(fù)形調(diào)優(yōu)法的基本原理24-25
• 2.1.2 復(fù)形調(diào)優(yōu)法的主要計算步驟25-26
• 2.2 VLW狀態(tài)方程描述高溫、中高壓CH_4熱力學(xué)狀態(tài)的不足26-32
• 2.3 新型高溫、中高壓氣體狀態(tài)方程VHL32-37
• 2.4 VHL狀態(tài)方程在高溫、中高壓氣體狀態(tài)描述中的應(yīng)用37-69
• 2.4.1 甲烷氣體的狀態(tài)描述37-43
• 2.4.2 CO_2氣體的狀態(tài)描述43-47
• 2.4.3 CO氣體熱力學(xué)狀態(tài)的描述47-50
• 2.4.4 O_2熱力學(xué)狀態(tài)描述50-54
• 2.4.5 N_2熱力學(xué)狀態(tài)描述54-59
• 2.4.6 H_2熱力學(xué)狀態(tài)描述59-63
• 2.4.7 H_2O熱力學(xué)狀態(tài)的描述63-69
• 2.5 本章小結(jié)69-71
• 第三章 VHL狀態(tài)方程在炸藥爆轟性能計算中的應(yīng)用71-90
• 3.1 VHL程序計算原理71-78
• 3.1.1 氣相爆轟產(chǎn)物的熱力學(xué)函數(shù)71-73
• 3.1.2 氣相爆轟產(chǎn)物的L-J勢能參數(shù)73-74
• 3.1.3 固相爆轟產(chǎn)物的熱力學(xué)函數(shù)74-75
• 3.1.4 基礎(chǔ)熱力學(xué)函數(shù)75-76
• 3.1.5 炸藥爆炸產(chǎn)物平衡方程組76-78
• 3.1.6 炸藥爆轟性能的計算78
• 3.2 VHL程序的計算框圖78-79
• 3.3 不同密度CHNO類炸藥爆轟性能的理論計算79-84
• 3.3.1 PETN炸藥爆轟性能理論計算80-81
• 3.3.2 RDX炸藥爆轟性能理論計算81-83
• 3.3.3 TNT炸藥爆轟性能理論計算83-84
• 3.4 炸藥爆溫的理論計算84-86
• 3.5 炸藥爆轟產(chǎn)物組分濃度的計算86-88
• 3.6 本章小結(jié)88-90
• 第四章 VHL熱力學(xué)程序在炸藥作功能力研究中的應(yīng)用90-113
• 4.1 炸藥爆轟產(chǎn)物等熵膨脹曲線的理論計算90-93
• 4.2 TNT炸藥圓筒試驗的數(shù)值模擬93-100
• 4.3 TNT炸藥水下試驗的數(shù)值模擬100-105
• 4.4 HMX基炸藥水下試驗的數(shù)值模擬105-111
• 4.5 本章小結(jié)111-113
• 第五章 熱力學(xué)程序在炸藥反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用113-129
• 5.1 炸藥化學(xué)反應(yīng)區(qū)反應(yīng)時間研究113-122
• 5.1.1 DISAR測試原理113-115
• 5.1.2 炸藥化學(xué)反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的界面粒子速度測試115-117
• 5.1.3 TNT和PETN炸藥試驗結(jié)果及理論分析117-122
• 5.2 炸藥反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的理論計算122-128
• 5.3 本章小結(jié)128-129
• 第六章 結(jié)論與展望129-133
• 6.1 本文主要結(jié)論129-131
• 6.2 本文主要創(chuàng)新點(diǎn)131
• 6.3 工作展望131-133
• 參考文獻(xiàn)133-139
• 致謝139-140
• 附錄140

  本文關(guān)鍵詞：炸藥爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程理論與應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：253690