含铝炸药爆炸场温度测试及数值模拟

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区别于传统单质炸药,含铝炸药的后燃反应使其热作用可以逐渐累积,起到对软目标的热杀伤作用,但是目前对于爆炸场热杀伤效果的评估以及影响热毁伤效能的研究相对欠缺。因此,本文采用了数值模拟与试验测试相结合的方法对含铝炸药爆炸场的温度特性展开研究,旨在掌握含铝炸药爆炸场温度分布规律,为热毁伤评估提供有力的数据支持。首先,针对恶劣环境下温度测试的问题,研制了一种多通道瞬态温度采集记录仪,在保证测试系统存活性的安全距离内布设记录仪可获取爆炸场中有效的温度数据,可同时测量多个测点的温度参数,另外也可满足不同测试场合的需求,提高了测试效率和测试装置的实用率。其次,建立了含铝炸药在自由场中爆炸的数值仿真模型,通过爆炸场内所选测点的温度时程曲线分析了温度的传播规律,发现与单质炸药相比含铝炸药的温度时程曲线有明显的二次温度峰值,并且高温持续时间变长。将数值模拟结果与试验所测数据相对比,结果表明相对误差的绝对值在5%以内,验证了仿真模型的可行性。最后,针对近爆点冲击波毁伤威力巨大导致测温装置无法获取有效的温度数据,同时,受限于试验成本等因素,无法获得大量实际测试数据等问题,使用不同药量下的数值仿真数据拟合推导出含铝炸药爆炸场的温度分布模型。为了提高爆炸场温度分布规律建模的准确性,结合实测数据采用环境因子对该模型进行了优化,优化后温度分布模型计算值与试验值的误差在10%以内,验证了该模型的可行性,或可用于计算试验无法测得的近场温度。对影响爆炸场温度特性的几种因素进行了分析,发现铝粉含量、空间尺寸大小等因素会对爆炸场温度产生一定的影响,通过分析测试装置安装位置对温度的传播规律和测点温度的影响,可为后续的试验提供一定的参考数据。
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