PDF《TNT 后燃反应的水下爆炸》

第2 8卷第4期高压物理学报Vol.

28,N o .

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0 1 4年8月CH I N E S EJ OUR NA L O F H I GH P R E S S UR E P HY S I C S A u g . ,

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1 4 文章编号:

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7 3 (

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0 7 T N T后燃反应的水下爆炸 实验研究与数值模拟 * 曹威, 何中其, 陈网桦 ( 南京理工大学化工学院, 江苏南京

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9 4 ) 摘要:为了研究 T NT 炸药的后燃反应, 采用水下爆炸实验方法和一种增强炸药后燃反应 的实验装置, 对TNT 炸药的能量输出结构进行了研究, 计算得到了不同气体氛围下的后燃反 应能量.采用 M i l l e r能量释放模型, 对后燃反应实验结果进行了数值模拟.结果表明: 在实 验装置中充入空气或氧气, 可明显增强 T NT 炸药的后燃反应能量输出, 实测的后燃反应能量 随着氧含量的增加而增大, 在实验研究范围内后燃反应能量的最大值达到4.

9 0k J / g , 但并没 有达到后燃反应能量的理论最大值;

冲击波压力时程曲线的数值模拟结果与实验结果基本一 致, 证明了 M i l l e r能量释放模型的可行性. 关键词:后燃反应;

T NT 炸药;

水下爆炸;

数值模拟;

实验装置 中图分类号:O

3 8 3;

O

3 8

9 文献标志码: A d o i :

1 0.

1 1

8 5

8 / g y w l x b .

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1 4.

0 4.

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9 1 引言TNT 炸药是应用最为广泛的常规炸药之一, 氧平衡为-0.

7 4.T NT 炸药在完成爆轰反应后, 会生 成大量的富含燃料的组分( 包括 C、 C O 等) ;

这些组分在燃烧完全( 即后燃) 的情况下可产生1 0. 4k J / g 的热量, 明显高于 T NT 炸药的爆热( 4. 5k J / g ) [

1 -

2 ] .为使 T NT 爆轰产物中的燃料组分发生后燃烧反 应, 增强炸药的能量输出, 必须提供足够的氧化性气体[

3 ] .W o l a s k i等人[

4 ] 对TNT 炸药在充有空气以 及5 0%氧气 -

5 0%氮气( 体积分数) 的密闭钢管中的冲击波压力时程曲线进行了测量, 采用纹影法和高 速摄影法对 T NT 炸药爆轰产物的混合和后燃过程进行了拍摄, 并对后燃反应释放的能量进行了估计, 结果表明, 在5 0%氧气 -

5 0%氮气中 T NT 炸药释放了更多的能量.K u h l等人[

5 -

6 ] 也对 T NT 等炸药在 密闭容器中的后燃效应进行了研究, 测得了压力时程曲线, 得到了充空气容器中的超压比充氮气容器中 的超压大的结论;

他们还采用自适应网格技术, 对后燃过程进行了数值模拟.以上研究主要集中于后燃 反应在密闭空间内的能量输出, 并没有对后燃反应的对外做功情况进行分析. 本研究采用水下爆炸实验方法, 通过设计一种增强炸药后燃反应的实验装置, 研究 T NT 炸药在不 同气体氛围下的后燃反应对水下爆炸能量输出的影响, 并使用 AN S Y SAUTO D YN 软件对后燃反应进 行数值模拟. * 收稿日期:

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修回日期:

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1 5 基金项目:国防科技工业基础产品创新计划火炸药科研专项 作者简介:曹威(

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8 8-) , 男, 博士研究生, 主要从事爆炸与安全防护研究. E - m a i l : w e i c a o

6 6 8@q q . c o m 通讯作者:何中其(

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7 8-) , 男, 讲师, 主要从事爆炸与安全防护研究. E - m a i l : h z q

5 5 5@1

6 3. c o m

2 实验2.

1 主装药与起爆系统 采用 T NT 圆柱形压装药作为主装药, 每发质量为2

0 0g , 直径为4 0mm, 密度约为1.