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用环形激波聚焦实现爆轰波直接起爆的数值模拟 被引量：14
1
作者 滕宏辉 张德良 +1 位作者 李辉煌 姜宗林 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期512-518,共7页
利用基元反应模型和有限体积法对环形激波在可燃气体中聚焦实现爆轰波直接起爆进行了数值模拟。研究结果表明,标准状态下的氢气-空气混合气体在马赫数为3.1以上的环形激波聚焦产生的高温高压区作用下会诱发可燃气体的直接起爆形成爆轰波... 利用基元反应模型和有限体积法对环形激波在可燃气体中聚焦实现爆轰波直接起爆进行了数值模拟。研究结果表明,标准状态下的氢气-空气混合气体在马赫数为3.1以上的环形激波聚焦产生的高温高压区作用下会诱发可燃气体的直接起爆形成爆轰波,爆轰波与激波和接触间断相互作用产生了复杂的波系结构;爆轰波爆点位置在对称轴上并不是固定的点,而是随着初始激波马赫数的变化而发生移动;可燃气体初始温度和压力对起爆临界马赫数都有影响,但是初始温度的影响大得多。 展开更多
关键词 爆炸力学 直接起爆 激波聚焦 爆轰波 数值模拟
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C_2H_4-O_2混合气体直接起爆的临界能量 被引量：10
2
作者 张博 Lee J H S 白春华 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期113-120,共8页
主要基于化学动力学和Ng模型,对C2H4-O2混合气体的爆轰胞格尺寸进行预测;结合Lee表面积能量模型,预测物质在不同初始压力和化学当量比的条件下,直接起爆引起球面爆轰的临界起爆能量。直接起爆实验主要采用高压电点火提供起爆能量,起爆... 主要基于化学动力学和Ng模型,对C2H4-O2混合气体的爆轰胞格尺寸进行预测;结合Lee表面积能量模型,预测物质在不同初始压力和化学当量比的条件下,直接起爆引起球面爆轰的临界起爆能量。直接起爆实验主要采用高压电点火提供起爆能量,起爆能量通过放电过程中电流的输出信号确定。结果表明,理论预测与实验值较吻合。首先,通过化学动力学计算得出ZND模型的爆轰参数,利用Ng模型得出爆轰胞格尺寸与ZND诱导区长度之间的比例因数A在不同初始压力与当量比的条件下分别为:A=43.815(1+p1/p0)-0.123 71和A=8.531exp(φ/3.135)+28.644,在此基础上对爆轰胞格尺寸进行定量预测。胞格尺寸的理论预测与实验结果吻合。其次,把爆轰胞格尺寸作为中间特征参数并结合Lee的表面积能量模型,提出可以预测临界起爆能量的定量模型,并得出C2H4-O2混合气体直接起爆的临界起爆能量与初始压力和化学当量比的参量拟合关系分别为Ec=0.332(p1/p0)-2.017和Ec=exp[3.951(φ-1.401)2-1.9]。 展开更多
关键词 爆炸力学 临界起爆能 直接起爆 C2H4-O2混合气体 胞格尺寸 化学动力学 电火花点火
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C_2H_2-O_2-Ar和C_2H_2-N_2O-Ar直接起爆形成爆轰的临界能量 被引量：2
3
作者 张博 白春华 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期592-598,共7页
采用高压电点火进行直接起爆形成爆轰,起爆能量通过放电过程中电流的输出信号确定。首先通过实验测定并对比C2H2-O2-Ar和C2H2-N2O-Ar等2种混合物在各种初始状态下直接起爆形成爆轰的临界起爆能量。实验结果表明,在相同状态下C2H2-N2O-A... 采用高压电点火进行直接起爆形成爆轰,起爆能量通过放电过程中电流的输出信号确定。首先通过实验测定并对比C2H2-O2-Ar和C2H2-N2O-Ar等2种混合物在各种初始状态下直接起爆形成爆轰的临界起爆能量。实验结果表明,在相同状态下C2H2-N2O-Ar混合物的临界起爆能量显著高于C2H2-O2-Ar混合物的。进一步基于各物质爆炸特征长度和爆轰临界管径的参量关系对临界起爆能量差异性进行分析,得到了C2H2-N2O-Ar混合气体的爆轰临界管径预测曲线,并在此基础上得出C2H2-N2O-Ar混合物爆炸特征长度与临界管径的关系为r0=2.5dc,而C2H2-O2-Ar两者关系为r0=2dc。结果清晰地表明,使用N2O作为氧化剂,爆炸特征长度与爆轰临界管径之间的比例因数增大,表明该物质直接起爆形成爆轰所需的起爆源单位能量增大,因而直接形成爆轰的临界能量相应提高。 展开更多
关键词 爆炸力学 临界起爆能量 直接起爆 C2H2-O2-Ar 爆轰 爆炸特征长度 爆轰临界管径
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乙烯对煤粉-氧气爆轰波起爆特性影响机制的实验研究 被引量：4
4
作者 罗永晨 续晗 +2 位作者 张锋 郑权 翁春生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期754-762,共9页
为实现煤粉连续旋转爆轰发动机的可靠点火,开展乙烯对煤粉-氧气起爆特性的影响机制研究。在初始压力p 0=100 kPa下,采用高能电点火对有无0.5当量比乙烯氛围下的煤粉-氧气混合物开展直接起爆实验研究。点火能量通过测定在空气中高能电火... 为实现煤粉连续旋转爆轰发动机的可靠点火,开展乙烯对煤粉-氧气起爆特性的影响机制研究。在初始压力p 0=100 kPa下,采用高能电点火对有无0.5当量比乙烯氛围下的煤粉-氧气混合物开展直接起爆实验研究。点火能量通过测定在空气中高能电火花产生的爆炸波压强进行计算。计算后发现:采用6.3 J的有效点火能量,煤粉-氧气在不含乙烯的氛围下无法起爆;在此能量下,煤粉-氧气在0.5当量比的乙烯氛围条件下可实现直接起爆;将能量降低为3.6 J,使其低于乙烯-氧气(0.5当量比)混合物的临界起爆能量,虽然乙烯-氧气无法直接起爆,但是在加入煤粉后却可以形成稳定的自持爆轰波。研究结果表明:若要实现煤粉-氧气的直接起爆,则需要添加一定量的助爆气体(如乙烯);煤粉的加入还可以拓宽乙烯-氧气混合物的起爆极限。所得结果可以为煤粉连续旋转爆轰发动机的点火起爆提供理论依据并提供技术支撑。 展开更多
关键词 粉末连续旋转爆轰发动机 爆轰 煤粉 直接起爆 临界起爆能量 气-固两相爆轰
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煤粉质量浓度及表观形貌对煤粉/乙烯/氧气爆轰波起爆特性的影响
5
作者 熊凯 罗永晨 +4 位作者 杨浅舒 张锋 续晗 郑权 翁春生 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3235-3244,共10页
为实现煤粉连续旋转爆轰发动机的可靠点火,探究煤粉质量浓度及表观形貌对煤粉/乙烯/氧气起爆特性的影响机制。在乙烯氛围下(初始总压100 kPa,当量比0.5),采用高能电点火装置对不同煤粉当量比和表观形貌下的煤粉-氧气混合物进行直接起爆... 为实现煤粉连续旋转爆轰发动机的可靠点火,探究煤粉质量浓度及表观形貌对煤粉/乙烯/氧气起爆特性的影响机制。在乙烯氛围下(初始总压100 kPa,当量比0.5),采用高能电点火装置对不同煤粉当量比和表观形貌下的煤粉-氧气混合物进行直接起爆实验。实验结果表明:添加少量5PA煤粉(实验所用2种煤粉记为PA、FA。PA和FA分别为多孔状无烟煤和片状无烟煤的缩写,如5μm多孔状煤粉简写为5PA煤粉)后,乙烯/氧气混合物的临界起爆能量迅速减小,在全局当量比0.7处达到其最小值2.53 J,随着当量比继续增加,煤粉/乙烯/氧气混合物的临界起爆能量逐渐增加;在全局当量比1.0处5FA煤粉的临界起爆能量(5.20 J)高于5PA煤粉的临界起爆能量(2.95 J);在5.80 J的点火能量下,5PA煤粉和5FA煤粉在全局当量比0.7~1.5内均可直接起爆,在4.10 J的点火能量下,5PA煤粉在全局当量比0.7~1.5内均可直接起爆,但5FA煤粉仅在全局当量比0.7处可直接起爆,进一步增加当量比后不可起爆。研究结果表明:对于贫燃料乙烯/氧气(当量比低于1),在一定煤粉质量浓度范围内,煤粉可以促进爆轰波的形成和自持传播,但煤粉质量浓度过高会抑制爆轰波的形成和自持传播;煤粉的表观形貌会影响煤粉混合物的起爆特性,相较于片状煤粉,多孔状煤粉的化学反应速率更高,临界起爆能量更低,更容易起爆。 展开更多
关键词 动力机械及工程 临界起爆能量 容弹实验 直接起爆 煤粉爆轰发动机
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不同物理性质无烟煤粉在乙烯/氧气氛围下爆轰波传播特性实验研究 被引量：2
6
作者 张锋 罗永晨 +4 位作者 肖博文 倪晓冬 郑权 翁春生 续晗 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1663-1672,共10页
粉末连续旋转爆轰发动机不仅具有爆轰循环热效率高的优势,还兼具粉末燃料体积热值高、流量可调等优点,然而发动机的工作特性会受到煤粉的物理性质影响。为了更好地研究不同物理性质煤粉对于爆轰波传播特性的影响,搭建一套定容燃烧弹,结... 粉末连续旋转爆轰发动机不仅具有爆轰循环热效率高的优势,还兼具粉末燃料体积热值高、流量可调等优点,然而发动机的工作特性会受到煤粉的物理性质影响。为了更好地研究不同物理性质煤粉对于爆轰波传播特性的影响,搭建一套定容燃烧弹,结合高能点火系统,在初始压力p 0=100 kPa下,研究多孔状5μm、多孔状40μm及片状5μm共3种无烟煤粉在不同当量比(0.7、1.0、1.3、1.5)下的爆轰波传播特性。研究结果表明:多孔状5μm无烟煤随着当量比的增加,爆轰波速度及压力持续增加,当量比为1.5时具有最大爆轰波传播速度及压力;多孔状40μm煤粉在0.7~1.3当量比下随当量比的增大,爆轰波速度持续增加,而后在当量比为1.5时由于过量的煤粉导致速度开始降低,但爆轰压力随着当量比的增加而增加;5μm多孔状煤粉爆轰波速度在相同当量比下优于40μm煤粉;片状5μm煤粉爆轰特性最差,在高当量比时会抑制爆轰。 展开更多
关键词 粉末连续旋转爆轰发动机 爆轰 煤粉 直接起爆 传播特性 气-固两相爆轰
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圆柱形爆轰波的二维数值模拟 被引量：3
7
作者 武丹 刘岩 王健平 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期561-566,共6页
基于带化学反应的二维Euler方程,对圆柱形爆轰波的直接起爆和传播过程进行了二维数值模拟研究,拟分析起爆条件和初始压强对圆柱形爆轰波形成和传播的影响。研究发现,圆柱形爆轰波起爆成功向外传播的过程中,新的三波结构的生成标志着爆... 基于带化学反应的二维Euler方程,对圆柱形爆轰波的直接起爆和传播过程进行了二维数值模拟研究,拟分析起爆条件和初始压强对圆柱形爆轰波形成和传播的影响。研究发现,圆柱形爆轰波起爆成功向外传播的过程中,新的三波结构的生成标志着爆轰波进入稳定传播阶段。在起爆能量足够的情况下,起爆半径(曲率)的大小决定着三波结构初始形成时的数目和传播半径,起爆压强对其基本不产生影响;起爆半径大(曲率小)时,三波结构初始形成时的传播半径大、数目多,圆柱形爆轰波进入稳定传播阶段的传播距离长;数值模拟中,初始压强的提高,有助于圆柱形爆轰在较短的传播距离内进入稳定传播阶段。 展开更多
关键词 爆炸力学 三波结构 初始压强 直接起爆 起爆条件 圆柱形爆轰波
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碳氢燃料云雾爆轰特性的实验研究 被引量：2
8
作者 徐晓峰 解立峰 +2 位作者 彭金华 陈瑛 苏华 《爆破器材》 CAS 北大核心 2003年第1期1-4,共4页
文章在立式激波管中对工业燃料 C5H8.68、环氧丙烷 (PO)、正己烷、癸烷与空气混合物进行了直接起爆 ,测定了不同燃料不同当量比的云雾直接引爆的临界起爆能。在本实验系统条件下 ,发现 PO-空气混合物当量比为 1.0 5时 ,其临界起爆能值最... 文章在立式激波管中对工业燃料 C5H8.68、环氧丙烷 (PO)、正己烷、癸烷与空气混合物进行了直接起爆 ,测定了不同燃料不同当量比的云雾直接引爆的临界起爆能。在本实验系统条件下 ,发现 PO-空气混合物当量比为 1.0 5时 ,其临界起爆能值最小 ;正己烷 -空气混合物当量比为1.12时 ,其临界起爆能值最小 ;癸烷 -空气混合物当量比为 1.15时 ,其临界起爆能值最小 ;工业燃料C5H8.68-空气混合物当量比为 1.17时 ,其临界起爆能值最小。 C5H8.68-空气混合物的临界起爆能与当量比为“U”型曲线关系 ,在当量比为 1.17时达到最小临界起爆能 0 .2 8MJ· m-2 ,略大于 PO,而明显小于烷烃类 ;C5H8.68-空气混合物的可爆下限为当量比 0 .5 ,在当量比大于 1.17的一定范围内 ,爆压稳定在 2 .6 展开更多
关键词 碳氢燃料 云雾爆轰特性 实验研究 直接起爆 爆轰参数
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氢氧混合气体爆轰波的真实化学反应模型数值模拟 被引量：3
9
作者 胡湘渝 张德良 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期1-7,共7页
采用高精度的ENO格式和基于基元化学反应的真实化学反应模型求解氢氧混合气体一维爆轰波的精细结构。采用直接起爆方法得到稳定传播的爆轰波 ,计算的爆轰波阵面参数和实验相当符合。对爆轰波反应区化学反应的研究表明 ,参与反应的不同... 采用高精度的ENO格式和基于基元化学反应的真实化学反应模型求解氢氧混合气体一维爆轰波的精细结构。采用直接起爆方法得到稳定传播的爆轰波 ,计算的爆轰波阵面参数和实验相当符合。对爆轰波反应区化学反应的研究表明 ,参与反应的不同组分具有不同类型的变化特征。网格尺寸影响的研究表明 ,计算结果的精度随着网格尺寸的增加而增加 ,并能保持较好的收敛性。移动网格研究结果表明 ,网格运动速度和爆轰速度接近时 ,两者的相互作用对计算结果产生一定影响。 展开更多
关键词 爆轰波 数值模拟 网格 氢氧混合气体 真实化学反应模型 精细结构 直接起爆 阵面参数
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