温压弹作为一种新型炸弹,能够有效打击隐藏在山洞、坑道、地下设施等有限空间中的目标。温压炸药作为温压弹的主装药,其能量释放过程与传统高能炸药不同。温压炸药爆轰后,能够与周围空气持续发生后燃反应提高能量输出,在有限空间中形成高温、高压和窒息环境从而达到杀伤目的。因此,充分掌握温压炸药后燃能量释放以及流场演化过程,对于准确、有效评估温压炸药的毁伤效应具有重要作用。本文围绕温压炸药后燃能量释放、流场演化开展实验和数值模拟研究,建立温压炸药后燃反应速率测量的实验方法以及求解气固两相反应流的有限差分—物质点耦合算法,最终形成温压炸药后燃流场数值模拟程序。基于该程序,对温压炸药后燃反应过程和有限空间爆炸特性进行研究。本文主要工作及创新点包括以下几个方面:1、设计了套筒—滑块实验装置,通过测量滑块在含铝温压炸药爆轰产物作用下的位移时程曲线,得到爆轰产物压强、比体积随时间变化关系,进而根据能量守恒原理得到具体的含铝温压炸药后燃反应能量释放时程曲线,弥补了现有实验方法只能得到静态温压炸药能量输出结构的不足。2、建立了温压炸药后燃流场的气固反应流模型,其中包括气固两相守恒方程,气固质量、动量、能量相互作用,化学反应模型。建立了适用于流体动力学计算的多组分燃烧反应快速计算方法和不同类型后燃能量的计算方法。建立了能够统一描述温压炸药爆炸后流场中爆轰产物、空气和燃烧产物的气相统一状态方程。3、建立了求解气固两相反应流的有限差分—物质点耦合算法。气相计算采用具有良好界面追踪特性的wave propagation格式,针对出现在爆轰产物与空气界面的强稀疏波带来的计算问题,提出了“五波系”求解器以改进计算格式。固相计算采用物质点法,推导出物质点法质量方程的离散格式来解决颗粒燃烧带来的质量变化问题,提出了能够处理多个质点间弹、粘性碰撞的计算方法。通过采用统一网格分别作为有限差分离散网格和物质点背景网格来实现算法耦合,采用四阶龙格—库塔格式直接在统一网格结点计算气固相互作用,并给出了与气固相互作用相关的时间稳定性条件。耦合算法充分发挥了有限差分法对流场复杂波系的捕捉能力以及物质点法对颗粒运动的追踪能力,克服了纯欧拉算法在求解固相守恒方程时遇到的数值计算困难。4、采用C/C++语言编制了温压炸药后燃流场数值模拟程序。利用一维激波管问题、二维TNT空中爆炸验证了气相数值计算的准确性。利用密闭容器爆炸试验分别验证了数值模拟程序对温压炸药后燃流场进行计算模拟的有效性以及对空间准静态参数的预测能力。网格尺寸、湍流、燃烧产物生成顺序对计算结果影响的分析表明,气相燃烧计算具有网格收敛性,湍流对温压炸药爆炸特性影响有限,燃烧产物生成顺序对空间准静态压强的影响可以忽略。5、基于温压炸药后燃流场数值模拟程序对温压炸药在有限空间爆炸的后燃反应过程及爆炸特性进行了研究。在后燃反应过程方面:活性外壳型装药的外围铝粉在中心RDX爆轰产物驱动下实现完全点火的颗粒临界直径在45～50μm之间;颗粒对爆轰产物与空气界面的扰动能够促进两者混合,提高气相燃烧反应速率;均匀混合型装药相比于活性外壳型装药提高了铝粉发生无氧燃烧反应的比例,从而提高了早期冲击波峰值压力,但对冲量影响不大。在爆炸特性方面:温压炸药在有限空间的爆炸现象存在尺寸效应,不同尺寸下冲击波超压和准静态压强不同,压力波形和铝粉反应速率经过归一化后出现差别;温压炸药爆炸冲击波的二次峰值和冲量会随着铝粉含量的增加而增加,一次和二次波峰的时间间隔会减小;铝粉含量相同时,颗粒直径较大的温压炸药爆炸冲击波超压近场小而远场大。进一步考察了铝粉含量和颗粒直径对温压炸药在有限空间爆炸的准静态参数影响,结果表明:准静态压强、准静态温度、耗氧能力随着铝粉含量的增加而增加;颗粒直径影响无氧燃烧能量释放比例以及壁面冲击波超压,但对准静态参数影响不大;准静态参数的数值模拟结果与理论模型计算结果整体相近但数值上偏小,这是由于数值模拟考虑了温压炸药后燃反应燃料与氧化剂的混合过程,其能量释放效率不能达到百分之百导致的。