点爆发散爆轰驱动平板飞片的实验与计算研究

摘要

本文首先回顾了爆轰传播和爆轰驱动研究的概况及近年来的主要发展方向，介绍了几种基本的理论模型及与爆轰有关的其它内容。利用在合理的物理简化模型基础上，由爆轰波径向与飞片飞行方向夹角θ这样一个参数，给出的点爆驱动的近似解析解，计算了大板实验中飞片的运动过程。简要介绍了二维拉格朗日有限元程序DYNA2D。进行两种点爆发散爆轰驱动的实验设计，完成两种实验模型下爆轰驱动的数值模拟，并与实验结果作了比较。 本文的实验工作设计了两种点爆驱动实验装置，采用任意反射面的多点激光干涉测速仪(VISAR)测量了JOB-9003炸药和JB-9014炸药点爆发散爆轰驱动平面飞片不同位置点的自由表面速度，获得了飞片在从散心爆轰驱动过渡到滑移爆轰驱动时，飞片的运动规律，得到了较好的实验结果。并对比研究了两种炸药的做功能力。结果表明：飞片在从散心爆轰驱动过渡到滑移爆轰驱动的过程中，飞片第一跳速度依次降低，而边部R很大处(滑移爆轰区)，飞片终速比散心爆轰驱动高；钝感炸药JB-9014的做功能力约为JOB-9003炸药的69％。 本文最后应用二维拉格朗日有限元程序DYNA2D进行了数值模拟研究。并标定了JOB-9003炸药和JB-9014炸药在点爆发散爆轰驱动下，其爆轰产物的JWL状态方程参数。结果表明：数值模拟结果与理论分析及实验结果都符合得较好，其中数值计算得到的各测试点的速度与实验值的最大相对误差小于5％。本文标定的这套参数既可以较好的再现大板实验结果，也能很好的重现圆筒实验结果。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1爆轰传播与驱动研究概述

1.2本文的主要内容

第二章爆轰基本理论

2.1引言

2.2 CJ模型和ZND模型

2.2.1 CJ模型和爆轰波的基本关系式

2.2.2 ZND模型

2.3爆轰产物状态方程

2.4非均质炸药的反应速率

2.4.1点火-燃烧二项形式的反应速率

2.4.2点火-燃烧-快反应三项形式的反应速率

2.4.3热点过程反应速率(JTF模型)

2.5影响炸药中爆轰传播的因素

2.5.1装药直径的影响

2.5.2装药密度的影响

2.5.3影响爆轰传播的其它一些因素

2.6爆轰波的相互作用

2.6.1爆轰波的正规反射

2.6.2爆轰波的马赫反射

2.7爆轰产物对物体的一维抛射

第三章点爆驱动飞片近似解

3.1发散爆轰驱动飞片的计算方法

3.1.1球面散心爆轰波流场状态分布的两个近似解

3.1.2散心爆轰驱动半经验公式

3.2瞬时爆轰驱动飞片问题

3.2.1一维管道气体驱动活塞运动问题

3.2.2多方指数γ=3的管道气体驱动活塞运动问题

3.2.3修正模型-双向简单波迭加法

3.3点爆驱动半经验拟合公式

3.3.1点爆驱动拟合公式

3.3.2当来自装药背面的稀疏波追及飞片时飞片运动表达式

3.3.3装药背面的稀疏波追及飞片前，来自引爆点的稀疏已降至wLθ=0.5时驱动的计算

3.3.4飞片飞行方向讨论

第四章二维流体动力学有限元计算编码DYNA2D简介

4.1 DYNA2D程序的框图

4.2二维有限元方法

4.3动力有限元法的基本计算循环过程

第五章点爆发散爆轰驱动平板飞片的实验研究

5.1引言

5.2实验

5.2.1实验模型Ⅰ

5.2.2实验模型Ⅱ

5.2.3 VISAR测试角的确定

5.3 VISAR测试

5.3.1多点激光干涉测速系统的结构介绍

5.3.2多点激光干涉测速技术的原理

5.3.3信号丢失的原因及丢失条纹数的确定

5.3.4灵敏度VISAR数据处理

5.4实验结果

5.4.1飞片运动规律

5.4.2 JB-9014与JOB-9003炸药做功能力比较

5.5 结论

第六章点爆驱动数值模拟结果与实验结果的分析比较

6.1计算模型及参数

6.2数值计算结果

6.2.1计算网格变形情况

6.2.2数值计算与理论分析的比较

6.3飞片质点运动规律分析

6.3.1速度修正

6.3.2数值计算与实验结果比较

6.4 JWL状态方程参数分析

6.5结论

第七章全文总结

7.1本文的主要结果

7.2下一步工作建议

参考文献

附录