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    炸药慢烤热点火起爆数值模拟及试验研究_王成.pdf

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    炸药慢烤热点火起爆数值模拟及试验研究_王成.pdf

    1、炸药慢烤热点火起爆数值模拟及试验研究王成,方钧宇,杨同会(北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081)摘 要:开发了炸药烤燃热起爆仿真计算程序,烤燃求解器采用交替方向隐格式,起爆求解器采用 5 阶 WENO 格式进行计算,实现了炸药受热升温到起爆演化全过程数值仿真计算.使用的交替方向隐格式具有无条件稳定、受网格限制小、求解效率高的特点,烤燃计算中引入液相率 对炸药相变进行描述.以 TNT 炸药为研究对象开展慢烤热起爆数值模拟研究,得到了炸药局部温度演化和临界点火阈值,并给出相变对烤燃过程的影响规律.同时开展 TNT 慢烤实验,通过嵌入式热电偶传感器对程序进行了验证,仿真得到的

    2、温升曲线及相变平台与实验结果对比良好,证实了计算的可靠性.通过力热化耦合的模拟计算,给出了炸药受热后点火区域和演化规律,发现反应初始阶段由温度主导,随着反应进程发展转变为压力主导.关键词:凝聚相炸药;慢烤;热点火起爆;无条件稳定算法;WENO 格式中图分类号:TJ55;O241 文献标志码:A 文章编号:1001-0645(2023)05-0485-08DOI:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.135Numerical Simulation and Experiment for Slow Cook-off andThermal Initiation of Explos

    3、ivesWANG Cheng,FANG Junyu,YANG Tonghui(State Key Laboratory of Explosion Science and Technology,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China)Abstract:A simulation program for explosive ignition and detonation after cook-off was developed.The com-bustion solver was calculated by alternating d

    4、irection implicit scheme,and the detonation solver was calculatedby fifth-order WENO scheme.The numerical simulation of the whole process from ignition response to detona-tion evolution was realized.The alternating direction implicit scheme used was characterized by unconditionalstability,low grid c

    5、onstraint and high solving efficiency.The phase transformation of explosive was described byusing liquid fraction.The numerical simulation of initiation after cook-off of TNT was performed,by which thelocal temperature evolution and critical ignition threshold of explosive as well as the influence o

    6、f phase trans-formation on the cook-off process were revealed.In the meantime,TNT cook-off experiment was carried out,and the program was verified by embedded thermocouple sensor.The simulated temperature rise curve and phasechange platform coincided well with the experimental results,which validate

    7、s the reliability of the calculation.The ignition region and evolution law of the heated explosive were revealed by simulation of mechanical-thermal-chemical coupling.It is found that temperature dominates the initial stage of reaction,and pressure dominates asreaction develops.Key words:condensed e

    8、xplosive;slow cook-off;thermal initiation;unconditionally stable algorithm;WENOscheme 大多数凝聚相炸药在持续热源的作用下会发生热分解,可能导致燃烧、爆燃甚至爆轰的发生,造成严重的损失.一般用烤燃试验1 2来测试并研究炸药在这种情况下的宏观响应规律,以减少意外事件的 收稿日期:2022 06 04基金项目:国家自然科学基金资助项目(11732003)作者简介:王成(1972),男,教授,E-mail:.第 43 卷第 5 期北 京 理 工 大 学 学 报Vol.43No.52023 年 5 月Transacti

    9、ons of Beijing Institute of TechnologyMay 2023发生.但烤燃试验的缺点在于成本较高、周期较长,部分物理量测量难度较大,因此结合数值模拟可以对烤燃现象进行更全面的分析.现阶段对烤燃过程的计算大多依赖商业软件.MAIENSCHEIN 等3使用 ALE3D 对 B 炸药和 PBXN-109 炸药的烤燃进行了计算.常双君等4采用了 Flu-ent 进行了 LLM-105 基战斗部装药烤燃试验的计算.孙培培等5开展了烤燃试验,结果认为壳体厚度对烤燃的点火临界温度无显著影响;陈科全等6基于ABAQUS 软件针对不同壳体厚度的烤燃弹进行了数值模拟研究,得出了和孙培

    10、培等类似的结论.常见的凝聚相炸药多为低熔点炸药,比如 TNT 炸药熔点为352355 K,远低于其热分解温度,因此在烤燃过程中会发生从固相到液相的相变7.陈朗等8、寇永锋等9参考了 MCGUIRE 和 TARVER10在 1981 提出的用吸热描述炸药相变的简化模型,并结合观察烤燃试验中的升温曲线,发现相变过程不可忽略,并使用流体力学计算软件 Fluent 进行了计算.商业软件为烤燃过程的计算提供了诸多便利,但大多商业软件无法在算法层面优化模拟过程,且这些软件在计算炸药点火后起爆过程时稍有欠缺,比如 LS-DYNA 在计算时需要将点火区域换算成等当量点火药,与实际物理过程有所偏差.为了能完整且

    11、精确地模拟出炸药慢烤热点起爆过程,形成完善且符合实际物理过程的慢烤热点起爆计算软件,本文针对柱形 TNT 烤燃弹算例,基于其轴对称性质,发展了柱坐标下关于热传导方程的交替方向隐格式,对慢烤升温过程进行模拟.在炸药热点火后,采用化学反应流体动力学 Euler 方程组描述起爆过程,使用 5 阶 WENO 格式,编写了炸药起爆与爆轰仿真程序.并且针对算例工况进行了慢烤试验,对计算得出的升温曲线、点火温度、点火时间进行了验证.1 慢烤热点火起爆控制方程与数值格式在慢烤过程中,凝聚相炸药主要经历两大阶段:升温阶段以及热点火后起爆、爆轰阶段.划分两个阶段的关键物理量为炸药反应速率.在慢烤升温阶段,炸药的热

    12、分解十分微弱11,反应速率几乎为 0,炸药内部为低压零速的简单温度场,采用热传导方程即可描述这个过程;当温度到达一定阈值时,炸药发生热点火,反应速率就会急剧增长12,强烈的热分解反应导致炸药内部出现高温高压,粒子高速移动,热传导方程无法描述热点火后炸药内部演化过程,因此采用化学反应流体动力学 Euler 方程组描述热点火后起爆、爆轰过程.1.1 慢烤升温过程 1.1.1 慢烤升温过程计算模型针对柱形装药,凝聚相炸药慢烤升温过程遵循的热传导方程为CvTt=T2z2+2r2+1rrT+S(1)CvTTtzr式中:为炸药密度;为比定容热容;为温度;为热导率;为时间坐标;为轴向坐标;为径向坐标.S源

    13、项 描 述 的 是 化 学 反 应 放 热,通 常 表 示 为S=Qddtddt=ZT(1)meET/RT(2)ZTET式中:Q 为分解反应热;为指前因子;为活化能;R 为普适气体常数;为化学反应率.d/dt实际上为 Arrhenius 公式,表示化学反应速率,m 为反应级数,本文采用一级反应模型进行计算:A B:S=Q(1)ZTeET/RT(3)1.1.2 慢烤升温过程计算方法为实现慢烤升温过程与热点火后响应过程计算的耦合,保证数据交换的准确性,在两过程的计算中空间网格密度应当保持一致.慢烤升温过程持续时间较长,通常为几十分钟至数小时,若采用显式格式进行计算,计算过程会受限于 CFL 条件,

    14、在高密度空间网格下,会产生极多的无用计算,浪费计算时间与储存空间.部分无条件稳定的隐式格式,在求解过程中需要求解大型方程组,计算效率低.因此综合考虑计算精度、算法稳定性和求解效率,发展了如下针对慢烤升温过程的柱坐标下的交替方向隐格式:D=T/Cv0 i imax0 j jmax0 n nmax以步长 h 划分空间,取时间步长,定义导温系数,将 i、j、n 分别作为划分 z、r、t 的标记,其中,定义记号tn+1/2=12(tn+tn+1),Tn+1/2ij=12(Tnij+Tn+1ij),tTn+1/2ij=1(Tn+1ijTnij),rTnij=12h(Tni,j+1Tni,j1),rTn+

    15、1/2ij=12(rTnij+rTn+1ij),2zTnij=1h2(Tni1,j2Tnij+Tni+1,j),2zTn+1/2ij=12(2zTnij+2zTn+1ij),486北 京 理 工 大 学 学 报第 43 卷2rTnij=1h2(Tni,j12Tnij+Tni,j+1),2rTn+1/2ij=12(2rTnij+2rTn+1ij)(zi,rj,tn+1/2)在点处对方程(1)进行 Taylor 展开得到tTn+1/2ijD(2zTn+1/2ij+2rTn+1/2ij+rTn+1/2ij)+14D222z2rtTn+1/2ij+12rjD222zrtTn+1/2ij=Sn+1/2i

    16、j+Rn+1/2ij(4)Sn+1/2ijS/Cv(zi,rj,tn+1/2)Rn+1/2ij=o(2+h2)式中为在的取值,误差.Sn+1/2ij实际上,通过式(2)可以看出源项 S 为温度 T 的函数,因此在计算中难以求解.但考虑到Sn+12ij=Snij+22dS(zi,rj,tn)dt+o(3)=Snij+o(2)(5)SnijSn+12ij并且结合在慢烤升温阶段,炸药的热分解十分微弱11的结论,在计算中可以用来近似.故忽略截断误差,将式(4)简化为(ID22z)(ID22rDrjr)Tn+1ij=(I+D22z)(I+D22r+Drjr)Tnij+Snij(6)根据式(6),整理出如

    17、下计算格式.由壳体升温条件计算边界值Tn+10j,Tn+1imaxj,Tn+1i0,Tn+1ijmax(i=0,1,imax,j=0,1,jmax)通过边界值计算T0j=(ID22rDrjr)Tn+10j,Timaxj=(ID22rDrjr)Tn+1imaxj(j=1,2,jmax1)1 j jmax1 对于任意固定的,求解(ID22z)Tij=(I+D22z)(I+D22r+Drjr)Tnij+Snij(7)(i=1,2,imax1)1 i imax1 对于任意固定的,求解(ID22rDrjr)Tn+1ij=Tij(8)(j=1,2,jmax1)tntn+1jaxisrjaxis当时间层 上

    18、的值已知时,通过如上计算格式,即可求得时间层上的值.特别的是,在计算过程中,若下标对应的位于柱心对称轴上,则算子Drjaxisr 0该求解格式关于时间空间都为 2 阶精度,无条件稳定,可任意设置时间步长,且在求解过程中产生的方程组全为三对角方程组,能有效地减少计算量,提高计算效率.TNT 炸药等低熔点炸药在慢烤过程中会发生相变,在计算这类炸药的慢烤升温过程时,导温系数 D会随着温度而改变,为此,定义液相率8,并根据焓值与温度、相变潜热的关系进行相变处理.DTnijD=D(Tnij)=DL+(1)DS当计算过程中出现形式的项时,取,其中=0T TSTnijTSTLTSTS T TL1TL TDL

    19、=0T TSTL(Cv+QTLTS)TS T TLTLCvTL TDS=TSCvT TSTS(Cv+QTLTS)TS T TL0TL TTSTLTLTSQ式中:为炸药固液相变起始温度;为炸药固液相变终止温度;为炸药液态时的热导率;为炸药固态时的热导率;为炸药相变潜热.1.2 热点火后起爆和爆轰过程 1.2.1 热点火后起爆和爆轰过程计算模型针对柱形装药,凝聚相炸药热点火后起爆、爆轰过程遵循柱坐标系下 Euler 方程组,描述为dUdt+dF(U)dr+dG(U)dz=S(U)(9)U=vrvzE TF(U)=vrv2r+p vrvzvr(E+p)vrTG(U)=vzvzvrv2z+p vz(E

    20、+p)vzTS(U)=vrrv2rrvrvzrvr(E+p)rvrr+TE=e+(1)Q+12(v2r+v2z)第 5 期王成等:炸药慢烤热点火起爆数值模拟及试验研究487vr、vzp式中:分别为径向和轴向的速度;为压力;E为单位质量的总能;e 为比内能.对于凝聚相炸药与爆轰产物,通常采用 JWL 状态方程来描述压强、密度、温度等物理量之间的关系:p=A(1R1V)exp(R1V)+B(1R2V)exp(R2V)+CvTV(10)R1R2V=/0式中:A、B、为常数;表示当前比容与初始比容的比值.在炸药热点火后的一段时间内,由于炸药内部压力与粒子速度较小,反应仍由温度主导,因此仍可采用 Arr

    21、henius 公式描述反应速率.当炸药内部压力成长到一定值时,压力将替代温度成为主导化学反应的因素,此时采用 LEE 和 TARVER 提出的点火增长模型描述反应速率:ddt=1I(1)b(01a)x+2G1(1)cdpy+3G2(1)egpz(11)式中 3 个开关函数定义为1=0,1 11,0 1,2=0,2 11,0 2,3=0,0 31,3 1G1G21231=0式中 I、a、b、c、d、e、g、x、y、z、均为常数.3 个开关函数分别控制三项式点火增长模型中的热点成核项、慢速反应项、快速反应项.TNT 炸药等低熔点炸药在慢烤升温过程中会发生固液相变,导致炸药内部无孔穴等结构缺陷,热点

    22、成核项不起作用,因此在计算这类问题时直接关闭热点成核项,取.因此采用如下修正后的反应模型计算凝聚相炸药烤燃热起爆和爆轰过程:dIGdt=1I(1)b(01a)x+2G1(1)cdpy+3G2(1)egpzdArrheniusdt=ZT(1)eET/RTddt=maxdIGdt,dArrheniusdt(12)在该模型中,当温度主导化学反应时,采用 Arr-henius 公式计算反应速率;当压力主导化学反应时,通过采用点火增长方程计算反应速率.1.2.2 热点火后起爆和爆轰过程计算方法在对热点火后起爆与爆轰过程的计算中,空间离散采用 5 阶 WENO 格式13 14,通过引入自适应权重,在强间断

    23、附近自动选择最光滑的模版进行通量重构,有效抑制了高精度计算中的非物理振荡,时间离散采用总变差递减的 3 阶 Runge-Kutta 法,进一步增强数值格式的稳定性.热传导方程主要对温度进行了计算,而 Euler方程组涉及到压力、速度、能量等物理量,因此在计算热点火后起爆与爆轰过程前,应当对升温过程的计算结果数据进行预处理.为此,设计如下数据接口:U|t=0=EulerEuler(vr)EulerEuler(vz)EulerEulerEEulerEulerEulerT(13)Euler=heat,Euler=heat,(vr)Euler=0,(vz)Euler=0,EEuler=cCvTheat

    24、+(1heat)Q,heat(1heat)CvTheat+heatgCvTheat+(1heat)Q,heat g式中:下标 Euler 与 heat 分别表示该变量在 Euler 方程组与热传导方程中的取值;为小量,一般取 0.01;为爆轰产物与炸药比热容的比值.表 18 9,15给出了 TNT 炸药计算过程中涉及到的的所有相关参数.表 1 TNT 炸药相关参数Tab.1 Related parameters of TNT参数数值参数数值ET/(Jmol1)1.44105ZT/s12.511011Cv/(Jkg1K1)1 611Q/(Jkg1)11 300TL/(Wm1K1)0.13TL/K

    25、355TS/(Wm1K1)0.25TS/K352I/s1800a0.065b0.667x6.0G1/(1011 Pa)ys1)1.12107c0.667d0.667y1.0G2/(1011 Pa)ys1)8.2108e0.333g0.333z3.0 2 TNT 炸药烤燃试验为验证算法可行性,设计并开展 TNT 炸药烤燃试验.试验采用 K 型 WRNK-191 温度传感器进行测温,HIOKI LR8431-30 数据记录仪用于温度显示与采集.在壳体表面均匀缠绕电热线圈,外层包裹石棉保温层,图 1 为 TNT 烤燃弹加工前后图.488北 京 理 工 大 学 学 报第 43 卷图 2 为 TNT 烤

    26、燃弹弹体柱截面示意图,药柱直径为 60 mm,高为 240 mm,内部炸药为 TNT 炸药,装药密度为 1 624 kg/m3,外部壳体厚度为 3 mm,材料为 45 号钢.在测温点 A、B、C 处放置温度传感器,其中 A 处温度传感器测得的温度数据用于分析温度变化规律,B、C 处温度传感器测得的温度数据与温控系统进行实时交互,以控制升温速率.烤燃试验起始环境温度为 284 K,升温速率为1 K/min.位于测温点 A 处的温度传感器记录的温度数据于 236 min 终止,记录的最高温度为 509 K.此时从监控画面观测,TNT 烤燃弹已开始冒烟,温控系统显示壳体温度为 520 K,随后 TN

    27、T 烤燃弹发生剧烈反应,如图 3 所示.图 3 TNT 烤燃弹爆炸瞬间Fig.3 Moment of TNT explosion 3 计算结果与分析 3.1 慢烤升温过程计算结果与对比分析针对 TNT 炸药慢烤升温过程进行数值模拟计算,并与试验测得数据进行对比,图 4 为慢烤试验数据与计算结果对比.从图 4(a)所示的计算结果曲线可以看出,测温点 A 处炸药升温曲线在 112 122 min出现相变平台,升温速率减小至 0.46 K/min,温度由352 K 升至 355 K;随后升温速率跃升至 2.7 K/min;直至 146 min 时,升温速率逐渐减小至 1.0 K/min.测温点 A

    28、处试验结果曲线中,108 min 时,柱心传感器处的升温速率减小至 0.5 K/min 左右;试验进行至 125 min时,柱心传感器处的升温速率升高至 6.0 K/min 左右;试验进行至 133 min 时,柱心传感器处的升温速率恢复至 1.0 K/min 左右直至纪录终止.可以看出测温点A 处的计算结果在升温趋势、相变平台上与试验高度一致,在相变段的最大相对误差为 5%左右,在非相变段的最大相对误差为 3.5%左右.图 4(c)所示的计算结果中,壳体的升温速率保持在 1 K/min 直至 233 min,此时壳体温度为 525 K;随后,壳体升温速率不断增大,在 236 min 左右,壳

    29、体温度直线上升,说明炸药在 236 min 左右发生热点火并起爆.在试验中,壳体升温速率在 235 min 时由520 K 开始快速升高,与计算结果吻合度较高.图 5 为 236 min 时 TNT 烤燃弹温度分布图,此时由于 TNT 炸药热分解产生的热量累计,弹体内部 2个圆环区域的温度高于壳体,TNT 炸药发生热点火,点火时弹体内最高温度大约为 550 K.点火区域是z=10 mm 与 z=230 mm 位置处半径为 20 mm 的 2 个点火圆环,圆环内径大约为 3 mm.(a)加工前(b)加工后图 1 TNT 烤燃弹弹体Fig.1 TNT cook-off projectile 246

    30、 mm240 mm100 mm60 mm66 mm测温点B测温点A测温点C图 2 烤燃弹算例截面尺寸图Fig.2 Example section size diagram第 5 期王成等:炸药慢烤热点火起爆数值模拟及试验研究489 3.2 热点火后起爆和爆轰过程计算结果与分析以图 5 对应的慢烤模拟结果为初始温度场,通过 1.2.2 中的数据接口设置初始条件,同时设置刚性壁面条件,开展热点火后起爆、爆轰过程数值模拟.图 6、图 7 分别为 TNT 炸药热点火后典型时刻内部温度、压力云图,高温区域逐渐扩大,且温度由 600 K持续上升至 1 800 K.高压区域伴随高温区域产生,在2.83 s

    31、时,高温区域产生了 2.6 GPa 的高压,随后产生压力波向柱心传播,在 3.80 s 时,压力波达到 6.5 GPa,并接近柱心.图 8 为在 4.28 s 时弹体内部压力云图,此时冲击波在柱心汇集,产生 26 GPa 的高压.图 9 为 TNT 烤燃弹热点火后压力、反应率随时间变化曲线.曲线对应的点处于柱心对称轴上 z=10、30、50、70、90、110 mm 位置处.从计算结果可以看出,柱心对称轴上 z=10 mm 位置处的 TNT 炸药在3.85 s 时达到压力峰值,峰值大约为 15 GPa,此时该位置反应率接近 100%,能量完全释放.结合点火圆环位置,推测出由点火圆环产生的压力波

    32、在柱心完成汇聚的时间点在热点火后 3.85 s 左右.柱心对称轴上 z=30 mm位置处的 TNT 炸药在 4.94 s 时达到压力峰值,峰值大约为 33.7 GPa;柱心对称轴上 z=50、70、90、110 mm 位置处的 TNT 炸药几乎同时在5.74 s 时达到压力峰值,且峰值几乎一致,大约为33.7 GPa.这是因为高压波阵面后稀疏波与反应流达到平衡,峰值保持稳定,说明 TNT 炸药已形成稳定爆轰,起爆时间大约为 4.94 s.450(a)测温点A处温度变化试验与计算结果05 00010 00015 000250300350400500550试验计算T/Kt/s(b)测温点A处试验与

    33、计算结果相对误差05 00010 00015 00000.050.10相对误差t/s0.150.20(c)壳体温度变化计算结果t/sT/K05 00010 00015 000250300350400450500550600图 4 TNT 烤燃试验数据与计算结果对比图Fig.4 Comparison of experimental data and calculated results 顶部点火圆环T/K550548546544542540538536534532530528底部点火圆环图 5 236 min 时 TNT 烤燃弹内部温度云图Fig.5 Cloud diagram of tempe

    34、rature in TNT projectile at 236 min(a)2.83 sT/K1 8001 7001 6001 5001 4001 3001 2001 1001 000900800700600(b)3.44 s(c)3.80 s图 6 热点火后典型时刻烤燃弹体内温度云图Fig.6 Cloud diagram of temperature in projectile at typical time p/GPa6.56.05.55.04.54.03.53.02.52.01.51.00.5(a)2.83 s(b)3.44 s(c)3.80 s图 7 热点火后典型时刻烤燃弹体内压力云图

    35、Fig.7 Cloud diagram of pressure in projectile at typical time490北 京 理 工 大 学 学 报第 43 卷 4 结论结合试验与模拟的结果,得出以下主要结论:本文推导的交替方向隐格式在计算 TNT 炸药慢烤时,具有较高精度且实现了相变,柱心传感器处的试验与模拟结果相对比,在非相变段的最大相对误差为 3.5%左右,在相变段的最大相对误差为5.0%左右.计算得出点火区域为z=10 mm 与z=230 mm位置处半径为 20 mm 的 2 个点火圆环,圆环内径大约为 3 mm.TNT 烤燃弹热点火起爆前壳体临界温度为520 K,柱心传感器

    36、处温度为 509 K.热点火后,点火区域产生压力波向柱心传播,于 3.85 s 左右在柱心汇聚,产生 15 GPa 的高压;TNT烤燃弹起爆时间大约为 4.94 s,形成稳定爆轰后,中心轴上峰值压力大约为 33.7 GPa.参考文献:邓海,沈飞,梁争峰,等.不同约束条件下B炸药的慢烤响应特性J.火炸药学报,2018,41(5):6.DENG Hai,SHEN Fei,LIANG Zhengfeng,et al.Slow cook-off response characteristics of composition B under differentconstraintsJ.Chinese J

    37、ournal of Explosives and Propellants,2018,41(5):6.(in Chinese)1 肖游,智小琦,王琦,等.多种复合炸药装药的慢烤特性及其机理J.高压物理学报,2022,36(2):166 175.XIAO You,ZHI Xiaoqi,WANG Qi,et al.Characteristics andmechanism of slow cook-off of composite explosivechargesJ.Chinese Journal of High Pressure Physics,2022,36(2):166 175.(in Chin

    38、ese)2 MAIENSCHEIN J L,MCCLELLAND M A,WARDELL J F,et al.ALE 3D model predictions and experimental analysis ofthe cookoff response of Comp BR.Livermore,CA,USA:Lawrence Livermore National Lab(LLNL),2003.3 常双君,陈三丽,徐俊杰,等.LLM-105基战斗部装药烤燃试验的数值模拟J.弹箭与制导学报,2022,42(1):32 37.CHANG Shuangjun,CHEN Sanli,XU Junji

    39、e,et al.Numericalsimulation of LLM-105 based warhead charge cook-off testJ.Journal of Projectiles,Rockets,Missiles and Guidance,2022,42(1):32 37.(in Chinese)4 孙培培,南海,牛余雷,等.壳体厚度对TNT炸药快速烤燃响应的影响J.含能材料,2011,19(4):432 435.SUN Peipei,NAN Hai,NIU Yulei,et al.Effect of shellthickness on response level of co

    40、nfined TNT in fast cook-offJ.Chinese Journal of Energetic Materials,2011,19(4):432 435.(in Chinese)5 陈科全,黄亨建,路中华,等.基于ABAQUS的PBX炸药烤燃试验数值计算J.火炸药学报,2014,37(2):31 36.CHEN Kequan,HUANG Hengjian,LU Zhonghua,et al.Numerical calculation of cook-off test for PBX explosive basedon ABAQUSJ.Chinese Journal of E

    41、xplosives&Propellants,2014,37(2):31 36.(in Chinese)6 DICKSON P M,ASAY B W,HENSON B F,et al.Measurement of phase change and thermal decomposition 7 p/GPa2624222018161412108642图 8 4.28 s 时烤燃弹体内压力云图Fig.8 Cloud diagram of pressure in projectile at 4.28 s(b)反应率变化曲线z=10 mmz=30 mmz=50 mmz=70 mmz=90 mmz=110

    42、 mm024t/s6800.20.40.60.81.030(a)压力变化曲线02468051015202535z=10 mmz=30 mmz=50 mmz=70 mmz=90 mmz=110 mmt/sp/GPa图 9 热点火后典型位置压力、反应率变化曲线Fig.9 Pressure and reaction rate curves at typical locations第 5 期王成等:炸药慢烤热点火起爆数值模拟及试验研究491kinetics during cookoff of PBX 9501C/Proceedings of AipConference.S.l.:American In

    43、stitute of Physics,2000.陈朗,王沛,冯长根.考虑相变的炸药烤燃数值模拟计算J.含能材料,2009,17(5):6.CHEN Lang,WANG Pei,FENG Changgen.Numericalsimulation of cook-off about phase transition of explosiveJ.Hanneng Cailiao/Chinese Journal of Energetic Materials,2009,17(5):6.(in Chinese)8 寇永锋,陈朗,马欣,等.黑索今基含铝炸药烤燃实验和数值模拟J.兵工学报,2019,40(5):

    44、978 989.KOU Yongfeng,CHEN Lang,MA Xin,et al.Cook-offexperimental and numerical simulation of RDX-basedaluminized explosivesJ.Acta Armamentarii,2019,40(5):978 989.(in Chinese)9 MCGUIRE R R,TARVER C M.Chemical-decompositionmodels for the thermal explosion of confined HMX,TATB,RDX,and TNT explosivesR.L

    45、ivermore,CA,USA:Lawrence Livermore National Lab,1981.10 蒲翰涛.典型炸药烤燃试验中多步化学反应动力学研究D.11 北京:中国工程物理研究院,2016.PU Hantao.Typical explosive cook-of test in a multi-stepchemical reaction kineticsD.Beijing:China Academy ofEngineering Physics,2016.(in Chinese)ASAY B W.Shock wave science and technology reference

    46、library,Vol.5:non-shock initiation of explosivesM.S.l.:Springer Science&Business Media,2010.12 SHU Chiwang.Essentially non-oscillatory and weightedessentially non-oscillatory schemes for hyperbolicconversation lawsR.S.l.:NASA/CR-97-206253,ICASEReport No.97 65.1997.13 HARTEN A,ENGQUIST B,OSHER S,et a

    47、l.Uniformly highorder accurate essentially non-oscillatory schemes,IIIJ.Journal of Computational Physics,1997,131:3 47.14 TAO W J,HUAN S,HUANG F L,et al.Shock initiation ofexplosives investigated with small partition experiment andnumerical simulationJ.Acta Mechanica Solida Sinica,2013,26(4):353 361.15(责任编辑:匡梅)492北 京 理 工 大 学 学 报第 43 卷


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