基于含铝炸药加速金属杆实验的铝粉二次反应研究

With excellent power and thermal effect, aluminized explosives have been widely applied, and it remains a hot research topic around the world. The afterburning of Al powders in the post-detonation flow determines the properties of aluminized explosives. A large number of researchers have studied the afterburning of Al powders by acceleration ability of aluminized explosives, and most experiments may be far less than the combustion time of Al powders, which makes it difficult to get close to the entire process of afterburning. Under the possible reaction time scale of Al powders, this project plans to carry out a metal rod acceleration experiment for aluminized explosives, and test the velocity of the free surface of the metal rod by the laser Doppler velocimeter. Depending on the Dyna-2D program and the two-step calibration method for the equation of state of detonation product, the afterburning of Al powders would be calculated by fitting the experimental velocity curve. The influence of Al powder size and content on the burning process would be also researched. This project could help the research on the afterburning of Al powders, which is important for scientific research.

凭借卓越的做功能力和热效应，含铝炸药在全球范围内被广泛运用，一直是全球各国的研究热点。铝粉(Al)在后爆轰阶段的二次反应决定了含铝炸药的性质，但是目前对Al粉二次反应过程的认识还远不够深入。大量研究Al粉二次反应的加速实验时间可能远小于Al粉的显著反应时间，难以获得Al粉反应全貌。本项目计划开展含铝炸药加速金属圆杆实验，利用激光多普勒测速仪，在Al粉的可能显著反应时间尺度下测试金属圆杆自由面速度曲线。然后利用二次开发的Dyna-2D程序和爆轰产物状态方程两步标定法，通过拟合实验速度曲线来反演Al粉的二次反应过程，研究Al粉尺寸和含量对反应的影响。该项目的开展，可以深化对Al粉二次反应的研究，具有重要的科学意义。

凭借卓越的做功能力和热效应，含铝炸药在全球范围内被广泛运用，一直是全球各国的研究热点 。铝粉(Al)在后爆轰阶段的燃烧决定了含铝炸药的性质，但是目前对其认识还不够深入。.我们在1ms左右的时间内系统开展了RDX/Al炸药产物加速金属圆杆实验，利用激光多普勒测速仪测试了杆自由面速度历史。我们利用经典唯象产物状态方程研究了RDX/Al炸药产物加速金属圆杆实验，发现唯象理论可能难以建立含铝炸药能量释放过程和Al粉反应过程之间的可靠联系。.我们基于Al粉和CHNO产物之间质能交换模型和组分热化学状态方程（DLCHEQ热化学程序的核心），建立了含铝炸药产物的多组分热力学系统。并且实现了多组分热力学系统和流体动力学程序的高效耦合。只要标定出两个独立参数Nu（受迫对流）和Para（Al反应），可以定量计算出含铝炸药后爆轰流场中的所有热力学量。研究发现：Al粉含量、Al粉吸热率、Al粉反应率等都对Al粉燃烧过程有显著影响；RDX/Al产物流场中发生的主要反应为Al+H2O+NO+CO2—>CO+H2+N2+Al2O3；爆轰流场具有显著的高压特征，它可能会改变Al粉的化学反应机理。.Nu数表征了爆轰流场中受迫对流导致的较高的Al吸热率，它应当是研究Al粉燃烧的一个关键参数。本研究可以为类似爆轰流场研究提供一个Nu的数量级参考。本研究得到的RDX/Al流场中Al粉反应时的组分变化曲线，可以为爆轰流场/高压下Al粉燃烧的化学机理研究提供一个定量参考。.本项目基于多组分理论和热力学统计原理，为含铝炸药爆轰流场和Al粉燃烧研究建立了热力耦合的新方法，对非理想爆轰和复杂能量释放研究具有重要的科学意义。本项目成功为热化学程序和流场程序的耦合找到了一条可行之路，为研究爆轰和爆炸研究提供具有一定预测性的产物状态方程，具有较高的工程价值。