炸药爆轰过程中凝聚碳相态演化与能量释放的关联机制

As the only solid detonation product of CHNO negative oxygen balance explosive, the condensed carbon plays an important role on the energy releasing and working capability by coagulation and phase transition. But the process of condensed carbon transformation has always been controversial, because the detonation is so fast and the carbon phase is so complex that most of methods fail to give a quantitative analysis. In order to further understand the effects of the phase transition process of condensed carbon on the energy releasing, the thermodynamic calculation, dynamic simulation and experiment are applied. The thermodynamic state of detonation product, the structure of reaction zone and energy releasing characteristics can be obtained. By Combining the thermodynamic model with condensed kinetic model, the inverse method of carbon phase transformation will be studied. Forthermore, it will provide guidance for evaluating the damage effect, designing the explosive formula and correcting the detonation models.

凝聚碳作为CHNO类负氧平衡炸药爆轰的唯一固态产物，其在爆轰过程中的相变和凝聚过程直接影响着炸药的能量释放和做功过程，但是由于爆轰过程的瞬时性，现有测试技术的空间和时间分辨率很难达到定量分析，碳的相变过程一直处于争议。本项目选取典型的3种CHNO类炸药为研究对象，基于VLWR/VHL热力学计算程序的基础进一步发展产物碳的多相混合计算模型，获得反应区内碳相的不同组成对爆轰产物等熵膨胀过程中热力学状态的影响；通过合理设计试验，利用激光干涉测速技术研究其产物粒子速度变化历程和驱动薄飞片的加速历程，获得碳的凝聚过程对反应区结构和能量释放特性的影响；通过本项目研究，建立碳的凝聚动力学模型，并与热力学计算和试验测试相结合，深层次反演碳的相变过程，揭示凝聚碳的相态演化与能量释放特性的关联机制，进一步为炸药毁伤效应的准确评估、配方的合理设计、炸药爆轰模型的精确修正提供有效的参考数据。

凝聚碳作为负氧平衡炸药爆轰的唯一固态产物,其在爆轰过程中的凝聚和相变过程直接影响着炸药的能量释放和做功能力，由于试验测试技术匮乏,相关机制一直处于争议。本项目结合热力学计算、动力学模拟以及试验设计,建立了考虑碳的非平衡效应下金刚石/石墨混合相态的热力学计算模型,解决了传统热力学计算模型在CJ点只能选择单一碳相的问题；引入了 Shaw-Johnson模型，搭建了热力学状态与动力学过程的耦合，并创新性的将 JWL-Miller模型拓展应用于碳的凝聚放能描述,建立了适用于爆轰产物碳的二次释能模型,揭示了爆轰产物碳的相态演化放能对能量释放行为的影响，与 Cheetah计算结果相当。通过本项目研究,进一步理解了凝聚碳在爆轰过程中的相变和能量释放过程，所获得的热力学计算模型、动力学计算模型可以为炸药毁伤效应的准确评估、配方的优化设计、非理想炸药爆轰模型的精确修正提供有效的支撑。

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