爆炸容器内炸药装药爆炸温度场的数值研究

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针对长径比为1:1的圆柱形爆炸容器,利用数值模拟手段,对典型单质炸药(TNT、 RDX、HMX)和含铝炸药PBXN-109在爆炸容器中爆炸的温度场和压力场开展了数值计算,并与试验结果进行了对比分析。通过AUTODYN软件,对3种典型单质炸药在爆炸容器内爆炸场模拟结果表明:3种单质炸药的超压峰值、正压作用时间、温度峰值均为HMX最大,RDX次之,TNT最小;以TNT炸药为例,研究了单质炸药在爆炸容器内爆炸的温度场和压力场分布与变化规律。与实验结果的对比表明,对于TNT炸药在该爆炸容器内爆炸时,可以不考虑后燃效应;在爆炸容器的平板封头和中环面两处压力基本相同,且在平板封头与简体的结合处出现了三波汇聚的现象。对于含铝炸药PBXN-109在爆炸容器中爆炸同样进行了温度场和压力场的计算。计算得到了PBXN-109、RDX的TNT当量,得到超压当量关系为RDX最大,PBXN-109次之,TNT最小;PBXN-109有明显的二次冲击波,二次压力波的峰值随着距离的增大而逐渐减少。同时,PBXN-109在平板封头以及中环面的温度峰值比TNT高;上述四种炸药的温度都与距离以及容器壁反射有一定的关系。数值计算结果还表明,对于爆炸容器中不同装药爆炸后所形成的温度场和压力场,能够得到较为充分、直观的流场分布和变化,这可以为装药设计、炸药性能评估、爆炸能量输出规律的研究、能量优化等都能提供较好的依据和参考。
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