钝感炸药爆轰冲击波动力学（DSD）高阶模型的研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
11002129
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
22.0万
负责人：
姜洋
依托单位：
中国工程物理研究院流体物理研究所
学科分类：
A1201.爆炸力学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
钟敏；王涛；唐蜜；李蕾；赵继波；邹立勇；
关键词：
实验研究钝感炸药数值模拟非理想爆轰波传播高阶DSD阵面传播方法

项目摘要

本项目针对惰性介质约束下钝感炸药爆轰波传播问题，开展钝感炸药爆轰冲击波动力学（DSD）高阶模型的研究。采用以Level Set方法为基础的高阶DSD阵面传播方法，实现DSD阵面传播与反应流体动力学的耦合，从而建立流体动力学框架下完全自洽的高阶爆轰波传播理论模型；并结合实验研究给出不同声阻抗介质对炸药定态爆速和定态波形的影响规律，确定介质与炸药交界处的力学边界条件；以及对爆轰产物和反应物采用不同状态方程，实现对波后流场更精确的描述。综合上述计算方法研究，研制相应的三维数值模拟程序，可针对复杂构型下钝感炸药爆轰波传播进行精度更高的计算。该项目的研究不仅在学科发展方面具有重大意义，而且有助于深入了解武器中爆轰波传播和驱动飞层的早期物理力学过程，优化武器物理设计技术，有利于实现对爆轰波形进一步的预期设想控制或改善，提高爆轰装置设计的安全性和炸药利用率，在国防科技和国民经济中均有很强的实用价值。

结项摘要

本项目针对钝感炸药爆轰波传播问题，主要开展了数值模拟计算和实验研究两部分内容。.　　　在数值模拟计算方面，开展了三维以Level Set方法为基础的高阶DSD阵面传播方法的研究，建立了包含法向爆速依赖于阵面曲率、阵面加速作用和横向流动作用的高阶DSD阵面传播方程，进行计算求解；并编制了相应的三维高阶DSD程序。开展了炸药与惰性介质交界处的力学边界条件研究，通过计算爆轰波与惰性介质相互作用的激波极线，确定DSD方法所需的力学边界条件。在爆轰流场计算中，开展了爆轰产物和反应物的状态方程以及反应速率的研究，进行了相应的计算分析。.　　　在实验方面，主要是开展了JB-9014炸药的直径效应实验及惰性介质约束下平面构型炸药爆轰实验，建立了一种波形前沿和边界非常清晰的爆轰波阵面光测方法，同时采用尖形探针，实现了对拟定态爆轰波速度和波阵面形状的精密测量。.　　　结合实验结果进行了相应的数值模拟计算，分析了爆轰波与惰性介质相互作用的力学过程，给出了不同约束条件对炸药爆速和波形的影响规律。通过实验值和计算结果的对比，验证了所采用的计算方法及程序的正确性和有效性。. 该项目在理论研究和实验研究的基础上，实现对钝感炸药爆轰波传播过程较为精确的数值模拟计算，能够为提高炸药的工作性能和安全性能提供更多、更精确的参考数据，以获取爆轰局部物理过程的规律性认识和相关物理参数，具有较强的实用价值。