凝聚炸药爆轰反应区结构研究

发布时间：2020-04-10 12:05

【摘要】：炸药在被引爆发展到稳态爆轰后,其前导波阵面后会发生剧烈的化学反应,从反应开始到完成要历经一定的时间和空间,被称为反应区。炸药反应区的数据对爆轰过程的精密建模以及相关装备设计具有重要价值,由于反应区内部涉及化学放热和流场相互作用的复杂过程,需要用高精度的测试手段对其粒子速度、压力等信息进行测量,本文从激光干涉测试实验和数值模拟两方面入手,分别对典型的HMX基高聚物炸药和钝感炸药反应区开展了研究。首先,用光学多普勒测速测速仪(PDV)对HMX基炸药JOB-9003的爆轰反应区进行了界面粒子速度测量,得到的JOB-9003炸药界面粒子速度时程曲线上存在较为明显的拐点,通过叠加粒子速度曲线,寻找曲线的分岔点来确定CJ点,JOB-9003的化学反应时间为(25±2)ns,对应的化学反应区宽度为(0.169±0.014)mm,根据阻抗匹配公式计算炸药的CJ压力,计算得到JOB-9003的CJ爆压为(35.4±1.3)GPa,冯诺依曼(Von Neumann)峰处的压力为(47.3±1.1)GPa。接着用PDV对TATB基钝感炸药JB-9014的爆轰反应区进行了界面粒子速度测量,和HMX基炸药不同的是,由于钝感炸药的化学反应缓慢,其反应区和Taylor波稀疏区之间过渡平缓,得到的界面粒子速度无明显的拐点可被判定为CJ点。通过叠加不同厚度炸药的界面粒子速度,可得到分岔点以确定CJ点。并由此确定了 JB-9014炸药的反应区宽度、反应时间。得到JB-9014的化学反应时间为(0.266±0.02)μs,对应的化学反应区宽度为(1.54±0.2)mm,JB-9014 的 CJ 爆压为(27.9±0.8)GPa。对JOB-9003和JB-9014进行了一维定常反应区求解,得到的反应区宽度和激光干涉实验测得结果符合良好。对两种炸药还进行了一维不定常定态反应区模拟,得到的界面粒子速度曲线和以往实验同样相符,模拟结果中非钝感炸药有较明显的拐点,钝感炸药则无明显的拐点可判定为CJ点。另外还对钝感炸药JB-9014的冻结声速点进行了求解,得到的冻结声速点位于反应结束之前,即CJ点后还有部分能量释放。
【图文】：

的反应过程时间一般大约在微秒量级，非常迅速，对于ＨＭＸ为基一反应过程完成时间通常小于０．１押，对应反应区宽度在０．５邋ｍｍ的高聚物粘结炸药（钝感炸药），通常反应时间在１叫内，对应左右。同时，炸药由生产方式和条件不同带来的密度区别，颗粒度区的宽度，例如，对于同种炸药，铸装炸药的反应区宽度可比压３］，颗粒度半径越小的炸药的反应区宽度更小，反应速率更快等等为典型不同密度ＨＭＸ基塑性粘结炸药ＪＯ－９１５９的反应区实验测４．２逦１．Ｐ＝邋１．８４８邋ｇ－ｃｍ－３逡逑Ｔ邋４0邋．逦Ｚｐ？邋１．７３１邋ｆｌ－ｃｍ－３逡逑｜逦＼逦３．０＝邋１．６５８邋ｆｌ－ｃｍ－３逡逑Ｉ邋１８邋Ｖ邋一＾—逦二一＾邋逦？１逡逑

＼逦ｆｒｏｎｔ逦８逡逑＿逦｜逡逑！邋Ｒｅａｃｔｉｏｎ逡逑ｓ逦ｚｏｎｅ逡逑ｌ逡逑Ｄｉｓｔａｎｃｅ逡逑图１．１爆轰反应区ＺＮＤ模型结构示意图逡逑应过程时间一般大约在微秒量级，非常迅速，对于ＨＭＸ为基的反应过程完成时间通常小于０．１押，对应反应区宽度在０．５邋ｍｍ高聚物粘结炸药（钝感炸药），通常反应时间在１叫内，对应反。同时，炸药由生产方式和条件不同带来的密度区别，颗粒度大的宽度，例如，，对于同种炸药，铸装炸药的反应区宽度可比压装颗粒度半径越小的炸药的反应区宽度更小，反应速率更快等等［４］。逡逑典型不同密度ＨＭＸ基塑性粘结炸药ＪＯ－９１５９的反应区实验测试
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ560.1

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本文编号：2622204