在存储、运输以及使用含能材料的过程中遇到意外热刺激,如于储存地以及运输的过程中的突发火灾、战场上的突发、火灾事故、发射或者飞行过程中摩擦生热及核爆炸时的强辐射加热等。这些热刺激很有可能会致使含能材料在正常使用前就发生点火、燃烧甚至是爆炸事故。对含能材料在热作用下的反应条件和规律的研究,对于能够安全的生产、运输和使用含能材料,提高他们的安全性和适应性具有很重要的意义。目前研究炸药烤燃的现象主要是采用烤燃试验和数值模拟计算两种方法。其中烤燃试验可以直接有效地评价炸药热安全特性。但是标准得烤燃试验属于唯象的定性试验,而且成本较高,危险性较大,研究周期较长,测量数据也有限。数值分析方法能够很方便地改变升温速率,装药尺寸和约束等计算参数,从而对炸药热反应过程实现综合分析。数值模拟方法有助于可以减少实际的实验次数,缩短烤燃的研究周期并降低研究成本,弄清烤燃机理,非常适用于含能材料在生产、存储、使用和运输条件下的热安全性评估。本文对存在装药缺陷的PETN受到热流以后的烤燃现象进行数值模拟,并对炸药的烤燃机理进行探讨分析,为炸药在遭受热刺激后的反应机理提供定性和定量的理论依据。希望为各种含能材料包装、运输作业提供警醒。从而避免事故提前发生,造成更大的难以挽回的损失,主要内容及结论如下:(1)运用能量守恒方法以及控制容积积分法推导出存在装药缺陷的凝聚相炸药烤燃的二维Fourier热传导方程,并利用古典显式差分格式对热传导方程进行离散化,得到了存在毫米级装药缺陷的传热模型公式。(2)利用HP DSC 2+仪器测量并分析出PETN的比热容与温度的关系式为Cex=182.155+2.73T。对传热模型公式进行稳定性分析,从而确定可以获得方便计算且可靠数据的计算步长Δh和计算时间步长Δt。(3)计算并分析了当炸药中存在毫米级空气缺陷时,较无缺陷时PETN装药的烤燃机理。发现装药内部温度分布发生较大变化,在空气泡缺陷区域存在着较大的热量积累,温度高于周边。缺陷的存在可以缩短PETN受到热流后发生烤燃的时间。(4)计算并分析了热流对存在毫米级装药缺陷时的PETN装药烤燃的影响。发现当热流密度低于200J/m2·s-1时,高温区域以及点火位置将一直维持在缺陷处。随着所受热流密度增加,高温区域从空气泡缺陷逐渐向受热边界转移,当热流密度大于613 J/m2·s-1时,高温区域将一直维持在受热边界。同时点火位置将一直维持在受热边界中心处。随着热流密度的增加,点火时间逐渐缩短,但是缩短的幅度越来越小,并趋于稳定值。(5)计算并分析了在200J/m2·s-1时热流下,缺陷位置变化对PETN装药烤燃机理的影响。发现PETN装药中温度最高部分分布在缺陷周围,改变缺陷位置时,高温区域也随之移动。同时缺陷横向位置的变化对于点火时间的影响小于缺陷纵向位置的变化。图[37]表[6]参[61]