鈍感炸藥低壓衝擊起爆數值模擬研究

《鈍感炸藥低壓衝擊起爆數值模擬研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由於鑫擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鈍感炸藥低壓衝擊起爆數值模擬研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：於鑫
• 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所

項目摘要

本項目擬通過數值模擬手段研究鈍感炸藥低壓衝擊起爆到穩定傳播的非理想爆轟過程，探索一種確定性描述鈍感炸藥爆轟增長過程的理論和數值模擬方法。在研究中將採用下列幾項方案對爆轟建模進行完善：（1）對經典點火-增長唯象化學反應率模型進行改進，完善Lee-Tarver三項式化學反應率模型中與碳簇形成相關的慢反應項，使得改進的反應率模型更適用於描述鈍感炸藥爆轟的緩慢放能過程；（2）給出一種經驗型爆轟產物物態方程，使該物態方程表征爆轟產物等熵膨脹狀態的特徵物理量更接近物理解；（3）將改進的化學反應率模型和新爆轟產物物態方程耦合到二維流體力學計算程式，對鈍感炸藥低壓衝擊起爆過程進行數值模擬。通過該項研究確定鈍感炸藥起爆後形成穩定傳播爆轟波的時間和空間位置，提高對鈍感炸藥低壓衝擊起爆後爆轟增長段非理想爆轟物理過程的認識，為工程套用等提供理論依據。

結題摘要

依照本項目的研究方案，以JB-9014為研究對象，完成適用於高能鈍感炸藥的改進型唯象化學反應率模型研究及參數標定工作。具體地以Ignition-Growth三項式形式化學反應率模型為基礎，探討了I-G三項式在鈍感炸藥定常爆轟過程理論計算中的不適應性，參考Wescott及Davis的研究思路，在拉格朗日總體計算程式中完成改進反應率模型的耦合及模組考核工作。改進型唯象化學反應率模型描述的JB-9014炸藥反應區寬度及反應區內壓力、密度變化與實驗結果較好吻合，且反應率函式光滑過度，能夠較為合理地描述鈍感炸藥爆轟反應區內的物理過程。此外，結合爆轟產物等熵線隨密度降低單調遞減、相對合理的改進產物狀態方程及參數，完成JB-9014高能鈍感炸藥一維爆轟過程高精度數值模擬，理論計算描述的爆速、爆壓、未反應炸藥中的Von Neumann壓力峰均與實驗結果基本吻合。同時，將這種模擬方法和相關參數推廣到二維爆轟過程的計算套用中，考慮束縛邊界效應及繞爆效應，考察了計算格線的適應性，當前計算結果表明，爆轟波剖面與實驗測量結果較好符合，波陣面曲率與實驗結果基本一致，主要爆速、爆壓等特徵物理量與理論粗估結果接近，提高了二維複雜構型內爆轟數值模擬的置信度。相關研究結果已在實際工程問題中得到套用，基本實現爆轟過程精密研究的目標，相關工作形成多篇所內研究歸檔報告，研究成果和結論被國際、國內同行認可，參加國際會議3次，發表會議論文3篇、期刊論文2篇。