炸药爆炸产物后燃反应能量的计算方法研究
关键词 AUTODYN软件 后燃效应 TNT 含铝炸药
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Numerical models for afterburning of TNT and composite
aluminum-containing explosives detonation products in air
Abstract
Afterburning occurs when fuel-rich explosive detonation products react with oxygen in the surrounding atmosphere. This energy release can further contribute to the air blast，resulting in a more severe explosion hazard particularly in confined scenarios. The primary objective of this study was to investigate the influence of afterburning to deal with trinitrotoluene (TNT) and composite aluminum-containing explosives.In order to study the afterburning of explosives,using AUTODYN software to numbercal simulation for explosives in the air .Finally,make use of existing methods and result to contrast experimental analog measurement data of afterburing equation of state.
Keywords Afterburning • TNT • Confined explosion •Explosive blast • composite aluminum-containing explosives
目 录 1
1 引言 3
1.1 研究的意义和应用前景 3
1.2.1炸药后燃效应的实验研究 3
1.2.2 后燃效应的数值模拟 4
1.3 本文研究工作 4
2 ANSYS AUTODYN软件简介 5
2.1 AUTODYN的重要特性 5
2.2 AUTODYN的功能概述 5
2.3 AUTODYN的应用领域 6
2.4 AUTODYN的功能特点 6
2.5 AUTODYN的处理器技术 6
3 化学平衡理论计算 8
4 数值模拟 9
43.1 模拟方法 9
4.2 TNT材料本构模型与参数 9
4.2.1 炸药状态方程发展简介 9
4.3 复合含铝炸药材料本构模型与参数 11
4.4 计算模型 12
4.5 空气冲击波的计算 13
5 计算结果分析 15
5.1 TNT空中爆炸分析 15
5.2不同距离测试点冲击波压力时间曲线 17
5.3 TNT与PBXW-115模拟结果分析比较 17
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
图1 模型示例 13
图2 TNT距离爆心8m处点的压力时间曲线 16
图3 TNT距离爆心8m处点的速度时间曲线 17
图4 距TNT装药中心不同距离处冲击波压力时程曲线 17
图5 两类炸药在8m处的冲击波压力时间曲线 18
图6 梁德山实验和AUTODYN模拟结果对比 19
表1 1mol TNT（C7H5N3O6 , ρ0=1.64g/m3）炸药爆轰产物组分浓度 8
表2 1mol RDX（C3H6N6O6 ,ρ0=1.816g/m3）炸药爆轰产物浓度 8
表3 TNT炸药JWL状态方程参数 11
表4 PBXW-115炸药JWL状态方程参数 12
1 引言
TNT和复合含铝炸药属于负氧平衡炸药，在发生爆炸时会产生过量的中间产物，如，可以进一步相互反应放出热量；若在产物膨胀、扩散时有外界的氧气参与，它们将继续与氧气发生后续的化学（燃烧）反应。常见的静爆场测试中，得到的炸药爆炸冲击波参数输出结构表现为多层次，比如衰减较为迟缓、甚至出现剧烈反弹。这正是由于冲击波后爆炸产物的后燃效应所形成的超压、正压作用时间和冲量升高等现象。假设数值模型中的后燃烧效应过程被忽略掉，将对模拟爆炸的结果产生一些的不可预知的影响。但后燃反应的测试和计算工作都较为复杂，目前还没有较为统一的方法和研究成果。