模拟油罐油气混合物爆炸实验与数值仿真研究

对模拟油罐内油气混合物爆炸冲击波特性进行了研究.在直径为1 m的模拟油罐中进行了油气混合物爆炸模拟实验,建立了模拟油罐油气混合物爆炸的数值仿真模型,并借助大型商业软件Fluent6.2完成了数值仿真研究.数值仿真结果与实验值较为吻合.模拟实验和数值仿真研究的结果表明:油气体积分数、罐内初始温度等决定模拟油罐油气混合物爆炸压力的大小.油罐内爆炸压力波的振荡特性对金属油罐结构来说是有害的.     

激光平行光幕的爆炸成型弹丸形貌测试技术

针对目前爆炸成型弹丸形貌测试普遍使用的脉冲X光摄影法成本昂贵、结构复杂、测试困难的缺点,提出了激光平行光幕形貌测试系统。该系统中,由启动网靶、停止网靶和计时仪组成的区截测速装置测试EFP的速度,激光平行光幕和示波器测试EFP弹丸通过光幕时直径随时间的变化过程。然后将上述测试结果用Matlab软件进行仿真,得出EFP弹丸的形貌。测试与仿真表明:激光平行光幕形貌测试系统可以测试EFP弹丸的速度与形貌,而且成本低廉、可靠性高,可以在大威力战斗部试验中使用。     

油罐油气惰化置换过程数值模拟研究

基于对油罐惰气置换原理的分析,建立了油气惰化置换过程的紊流模型,采用压力和速度耦合场的PISO算法,完成了油罐惰气置换过程的数值模拟研究。用原型实验数据对模型进行了验证,经验证对比表明模型与实验结果吻合较好。进一步研究表明,对于3 000 m^3的油罐,约整个置换过程的前9 600 s,罐内气体处于爆炸燃烧范围,置换约9 600 s后油罐已处于安全状态;＂置换死角＂出现在靠近燃惰气进口两侧的中央偏下位置;罐内各气体组分除在靠近燃惰气进口一侧的较小空间内对流扩散速度较大外,其他大部分位置各气体组分对流扩散速度较小。这些结论将为油气惰化置换过程的进一步优化提供一定的参考依据。     

钨铜双金属板热爆炸焊接数值模拟

作为生产钨/铜金属板的主要方法之一,热爆炸焊接具有传统方法所不具备的优势,但在实际生产过程中热爆炸焊接自身存在瞬时性、危险性等缺陷。为研究钨铜双金属板热爆炸焊接机理,以钨/铜金属板为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对其爆炸焊接过程进行了数值模拟。计算并建立了爆炸焊接窗口,对模拟过程中的复板竖向位移、碰撞压力和碰撞速度进行了分析,模拟结果与实验及理论计算结果吻合较好。采用SPH法建立钨/铜二维斜碰撞模型,得到了钨/铜爆炸焊接复合板结合界面的波形,模拟结果与实验所得金相界面较为一致。     

油料洞库油气爆炸抑制数值模拟

根据受限空间油气爆炸及抑爆过程的发展规律和机理以及爆炸燃烧和抑爆的特点,建立了基于分步反应控制机理的爆炸燃烧及抑爆模型,解决了爆炸及抑爆发展过程中火焰和压力波相互耦合机制,克服了化学反应与多相流动耦合时计算和存储方面的困难,缓解了控制方程求解时的"刚性",数值仿真结果与实验吻合较好。研究显示,火焰在传播过程中,由于受到湍流和气体流动影响,形状不断发生变化,不是一直加速传播的,而是呈一定波动范围加速传播的;在狭长受限空间内,油气混合物的爆炸压力和火焰速度会大幅升高,不加以抑制将导致严重的破坏后果;在抑爆区由于抑爆剂强烈的物理、化学抑制作用以及两相间进行的能量和动量交换,充满抑爆区的抑爆剂云(雾)能很好地阻断爆炸燃烧火焰的持续传播,从而使爆炸压力失去油气持续燃烧所提供能量的补充而迅速衰减,爆炸传播迅速得到抑制。     

TA2箔/Q235钢爆炸焊接数值模拟研究

选用厚度0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm和0.4 mm的TA2箔复板,厚度20 mm的Q235钢基板,利用ANSYS/LS-DYNA软件并结合光滑粒子流体动力学理论对不同复板厚度下的爆炸焊接实验进行三维数值模拟。计算了焊接过程中的各动态参数并建立了爆炸焊接窗口,使用纵向位移观察、特征点压力记录、碰撞速度测试等,对处于爆炸焊接窗口内不同位置的基复材料的结合质量进行分组对比,结论是爆炸焊接窗口能有效预测TA2箔爆炸焊接的结合质量。模拟结果中所得各动态参数与计算数据基本吻合,充分证明利用爆炸焊接在Q235钢上涂覆TA2箔具备可行性。     

二元混合可燃气体爆炸极限实验研究

瓦斯爆炸是煤矿灾害事故最主要的因素.随着各组分含量的不同,瓦斯的爆炸极限不同,呈现的火灾爆炸危险性也不同.利用HY12474型爆炸极限测定仪对二组分不同配比混合气体的爆炸极限进行测试,采用Taylor多项式,拟合出了常压下二元气体混合物的爆炸极限随组分配比变化的经验计算公式,并通过实验数据进行了验证,表明经验公式计算结果与实验数据很好吻合,具有工程应用价值.     

狭长受限空间油气爆炸关键现象研究

以汽油油气混合物为研究对象,在狭长密闭管道中进行了油气爆炸实验,通过压阻式传感器测试爆炸过程中的压强信号,得到狭长受限空间中油气爆炸的基本参数。通过对实验结果的对比分析,发现狭长受限空间内的油气爆炸可以分为4个阶段：平滑加速阶段、湍流发展阶段、振荡激化阶段和余波阶段;一定强度的湍流流场可抑制链化学反应速度和火焰传播速度;振荡激化阶段发生在管道末端。为狭长密闭空间内油气爆炸的预防和抑爆技术研究提供了参考。     

低空水平轰炸中安全退曳距离及安全高度的估算

根据终点弹道学理论、毁伤理论和爆炸理论,在分析炸弹的爆炸规律、破片的飞行规律及破片对战斗机毁伤作用的基础上,提出了低空水平轰炸过程中安全退曳距离及安全高度的估算方法.给出了仿真实例,并对相应的仿真结果进行分析,其结果可为飞机武器系统安全投弹提供参考依据.最后,为确保战斗机的低空投弹安全提出了一些建议.     

数值模拟气/气喷嘴速度比对燃烧性能的影响

为研究应用于全流量补燃循环发动机的不同气/气喷嘴得到的燃烧流场,通过求解NavierStokes方程组,对不同燃料与氧化剂速度比下的流动燃烧过程进行了数值计算,计算结果与实验结果吻合。仿真结果表明:增加速度比能使燃烧火焰面提前,燃烧效率变大。如果发动机的长度受到限制,可以适当增加速度比以实现高效燃烧。     

导弹同心筒发射时导弹头部压强环境研究

为了研究导弹发射时头部的压强环境,利用计算流体动力学软件Fluent对导弹发射时同心筒内流场进行数值仿真。建立前盖不加装凸台结构的计算模型,分析发射过程中导弹头部的压强环境,并把仿真结果与试验结果进行对比,仿真结果与试验结果吻合较好。然后建立前盖加装凸台结构的计算模型,并改变凸台结构的直径、高度和截面形状,研究这些参数对导弹头部压强环境的影响,发现前盖加装凸台结构能明显减弱导弹头部顶端的压强集中现象,通过优化凸台结构的直径、高度和截面形状,可以最大化减小导弹头部的压强峰值,为后续导弹头部压强环境的优化设计提供参考。     

Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接的数值模拟研究

利用SPH-FEM耦合算法及SPH算法对Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接实验分别进行了三维与二维数值模拟,旨在研究多层爆炸焊接过程中动态参数分布情况及结合质量。理论计算了三维模拟中复板的碰撞压力峰值并与模拟结果进行了对比,在此基础上利用振动波及爆轰波的传播规律解释了复板压力分布特性。通过二维模拟获得了基复板波状结合界面,与实验所得波形较为吻合,验证了多层爆炸焊接实验中基复板的结合质量。模拟结果显示了相较于单层爆炸焊接,多层爆炸焊接理论上能够节省近68%的炸药量,有效节约了生产成本。     

催泪弹烟雾扩散的数学模型

建立了催泪弹烟雾扩散的数学模型。得到了一枚催泪弹烟雾扩散区域的最大半径和烟雾完全消失的时间,由此可以决定在什么地方发射最为合理,最少发射几枚就可以达到目的。     

励磁突变对无刷励磁同步发电机整流系统负载电流的影响

分析了无刷励磁同步发电机整流系统突加/突卸励磁时的过渡过程,得到了影响负载电流上升和下降时间的主要时间常数,并对理论分析结果进行了仿真和实验研究,仿真结果与理论分析吻合良好.实验波形所反映的变化趋势亦与仿真及理论分析结果较为符合.     

油罐基础渗漏油气扩散模型研究

基于油罐基础渗漏特征,结合实验数据,提出油罐动态渗漏边界条件,建立油罐基础渗漏油气扩散数学模型。采用有限差分法对扩散过程进行数值模拟,结合同工况实验室及现场油罐基础渗漏数据进行对比分析,并对模型的准确性和可靠度进行了验证。结果表明,模型计算结果与实验数据吻合较好,相对误差在可接受范围内,该模型能够准确预测监测点油气到达时刻,揭示油气渗漏扩散规律。     

顶部开口条件下油罐油气爆炸数值模拟

根据油罐油气爆炸特性,基于RNG k-ε湍流模型、Finate-Rate/Eddy-Dissipation化学反应模型和相应的控制方程,采用SIMPLE算法对顶部开口条件下油气爆炸发生与发展过程进行了数值模拟。基于数值模拟结果分析了顶部开口条件下油罐油气爆炸罐外超压和火焰特征,与实验结果吻合良好,该模型可以用来预测顶部开口条件下油罐油气爆炸强度。     

催泪弹气溶胶中CS的气相色谱分析

本文首次将气相色谱分析方法应用于催泪弹气溶胶中CS含量的测定 ,获得了满意的结果。讨论了色谱条件对实验结果的影响 ,并对X型号的催泪弹进行了分析测试。     

某种固体推进剂点火增长仿真模型研究

采用三项式点火增长模型描述固体推进剂,进行不同高度下的落锤仿真,并修改模型参数使推进剂药片钝化,进行相同高度下的落锤仿真.仿真中落锤的高度根据固体推进剂的特性落高试验测得的感度值而确定.仿真结果和特性落高试验结果一致,落锤从一定高度下落撞击推进剂,推进剂恰好爆炸.且推进剂参数钝化后无法爆炸,证明该参数为控制推进剂的敏感...     

铝中间层对TA2/5083爆炸焊接影响的数值模拟

为研究添加中间层对TA2/5083爆炸焊接的影响,分别选取0.3 mm和0.5 mm厚度的1060铝中间层,利用ANSYS/LS-DYNA软件结合ALE算法建立三维数值模型,分别模拟出添加0.3 mm和0.5 mm厚度1060铝中间层的焊接过程,与直接爆炸焊接TA2和5083复合板进行对比。模拟结果表明：选择适当厚度的1060铝中间层,能有效减少基板所受碰撞压力,让爆炸焊接过程更加平稳;结合建立的爆炸复合窗口,添加中间层能大大扩展可焊接窗口,减小碰撞速度,模拟结果更加接近理论碰撞速度,使复板以更佳的飞行速度与基板结合;0.3 mm厚度中间层复合板的焊接质量高于0.5 mm厚度中间层高于无中间层的,模拟与实验吻合较好,添加合适厚度的中间层1060能大程度提高TA2/5083复合质量。     

测试厂房对导弹爆炸冲击波防护性能数值仿真

了解导弹测试厂房对爆炸冲击波的防护性能,对于航天发射场安全风险分析至关重要。以某发射基地测试厂房为分析对象,利用LS-DYNA软件对测试厂房内导弹意外爆炸的情况进行了数值仿真,并与经验方法估算的结果进行对比,验证了数值仿真的有效性和可靠性。结果表明:发生爆炸时,抗爆墙能发挥良好的抗爆性能,泄爆墙能及时泄压减压,测试厂房的防护性能满足要求。