Virial⁃Peng⁃Long状态方程优化及应用

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作者 彭钺 张蕾 +4 位作者 谢明伟 袁晓霞 麻宏亮 李芳 李明 《含能材料》 北大核心 2025年第4期374-383,共10页

为进一步提升Virial⁃Peng⁃Long(VPL)状态方程(equation of state,EOS)描述气相爆轰产物热力学关系准确性,实现VPL EOS对高密度炸药爆轰性能预测准确性提升。在理论分析基础上,通过修正Exponential⁃6(Exp⁃6)势函数近程排斥段存在的异常拐... 为进一步提升Virial⁃Peng⁃Long(VPL)状态方程(equation of state,EOS)描述气相爆轰产物热力学关系准确性,实现VPL EOS对高密度炸药爆轰性能预测准确性提升。在理论分析基础上,通过修正Exponential⁃6(Exp⁃6)势函数近程排斥段存在的异常拐点,得到势能曲线全域连续、光滑的指数型分子势Exponential⁃6modified(Exp⁃6m),基于Exp⁃6m势2~5阶维里系数理论值建立了改进形式的高阶维里型气相爆轰产物状态方程:Virial⁃Peng⁃Long⁃modified(VPLm)EOS。一方面,应用VPLm EOS计算了太安(PETN)、硝化甘油(NG)等低碳/无碳炸药,以及六硝基六氮杂异伍兹烷(CL⁃20)等具有高能量密度炸药的爆轰Chapmann⁃Jouguet(C⁃J)参数,结果表明基于VPLm EOS能够准确评价炸药的爆轰性能。其中对PETN在较高密度下爆压预测偏差普遍低于1.5%,对高密度CL⁃20爆速预测偏差能控制在1.6%以内,计算准确性相比VPL EOS有了显著提升。另一方面,应用VPLm EOS计算了典型含金属起爆药叠氮化铅(LA)在不同密度下的爆速,结果表明VPLm EOS对LA爆速的预测准确性好于Explo5和CHEETAH,相比VPL EOS对LA在较高密度下的爆速计算更为准确。 展开更多

关键词 Virial⁃Peng⁃Long状态方程 分子势函数 爆轰性能 叠氮化铅(LA)

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电化学原位合成Cu_(3)Cl(N_(4)C-NO_(2))_(2)含能金属配合物

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作者 杨俊义 鲍明昊 +6 位作者 张淇祯 皮博中 徐建勇 欧阳的华 程鹤 俞春培 张文超 《含能材料》 北大核心 2025年第9期1084-1093,共10页

针对微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)火工品对高性能含能材料及其原位集成方法的迫切需求,提出了安全、可控的电化学合成策略在铜基底表面原位合成Cu_(3)Cl(N_(4)C-NO_(2))_(2)含能金属配合物,系统探究了氯离子浓度... 针对微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)火工品对高性能含能材料及其原位集成方法的迫切需求,提出了安全、可控的电化学合成策略在铜基底表面原位合成Cu_(3)Cl(N_(4)C-NO_(2))_(2)含能金属配合物,系统探究了氯离子浓度对产物纯度、晶体结构及微观形貌的影响规律,并完成了含能金属配合物物相形貌、含能特性与感度的综合表征。结果表明:氯离子浓度显著影响含能金属配合物的物相组成,当Cl^(-)浓度为0.6 mol·L^(-1)时,可获得高纯度、高结晶度的Cu_(3)Cl(N_(4)C-NO_(2))_(2)-0.6含能配合物晶体;DSC分析显示其热分解峰值为301.7℃,放热量为1877.8 J·g^(-1),表观活化能约为157~159 kJ·mol^(-1),表现出优异的热稳定性和能量输出特性,激光点火实验显示其具有良好的起爆性能;静电感度测试表明电化学方法原位集成的含能配合物晶体薄膜具备优异的静电安全性。 展开更多

关键词 含能金属配合物 电化学合成 5硝基四唑 激光点火 静电感度

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一种新爆轰产物状态方程及其在炸药爆轰性能预测上的应用 被引量：2

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作者 彭钺 张蕾 +2 位作者 谢明伟 麻宏亮 袁晓霞 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期942-951,共10页

为准确描述爆轰产物在高温高压下的热力学关系,拓展应用范围,实现CHNO单质/混合炸药与含能金属盐爆轰性能的可靠预测,基于Exp⁃6势的维里系数理论值建立了新气态爆轰产物状态方程Virial⁃Peng⁃Long(VPL),并基于更准确的“冷压”项与考虑... 为准确描述爆轰产物在高温高压下的热力学关系,拓展应用范围,实现CHNO单质/混合炸药与含能金属盐爆轰性能的可靠预测,基于Exp⁃6势的维里系数理论值建立了新气态爆轰产物状态方程Virial⁃Peng⁃Long(VPL),并基于更准确的“冷压”项与考虑金属高压热运动变化的“晶格振动”项建立了新凝聚态金属产物三项式状态方程Wu⁃Chen⁃Peng(WCP)。应用VPL计算了几种典型CHNO单质/混合炸药的爆轰参数,应用VPL与WCP评价了几种典型含能金属盐的爆轰CJ参数与驱动做功能力。结果表明,相比VLW和BKW,基于VPL能够更准确评价CHNO单质/混合炸药的爆轰性能,对太安(PETN)爆速预测偏差在±2.1%以内,最高不超过2.5%;对RHT⁃901驱动圆筒稳定速度预测误差绝对值<1%。而VPL与WCP能够准确预测含能金属盐爆轰性能,其中对叠氮化铅爆轰CJ参数计算相对误差不超过±4%;对铜叠氮化物驱动飞片速度预测相对误差绝对值小于1%。 展开更多

关键词 爆炸化学 爆轰产物状态方程 含能金属盐 爆轰性能 维里系数

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Al/Ca(IO_(3))_(2 )/PVDF基高能杀菌“三明治”结构薄膜的构建及其燃烧性能机理 被引量：1

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作者 陈苏杭 唐魁 +5 位作者 谢晓 唐振华 柯香 秦钊 徐抗震 赵凤起 《火炸药学报》 北大核心 2025年第1期78-87,I0006,共11页

为了提高杀菌高能薄膜的燃烧性能和碘含量,使用Al/Ca(IO_(3))_(2)/30%PVDF膜(30PVDF)封装39%Al/Ca(IO_(3))/(5%或10%)PVDF铝热剂(5PVDF或10PVDF)得到“三明治”结构的3、5、7和9层薄膜,并通过燃速和火焰温度测试以及DSC-TG热分析研究了... 为了提高杀菌高能薄膜的燃烧性能和碘含量,使用Al/Ca(IO_(3))_(2)/30%PVDF膜(30PVDF)封装39%Al/Ca(IO_(3))/(5%或10%)PVDF铝热剂(5PVDF或10PVDF)得到“三明治”结构的3、5、7和9层薄膜,并通过燃速和火焰温度测试以及DSC-TG热分析研究了铝热剂层活性及其分布结构(层数和厚度)对“三明治”结构薄膜燃烧性能和释能效应的影响规律,同时探究了薄膜各组分间的反应温度和反应机理。结果表明,封装39%5PVDF铝热剂“三明治”结构薄膜比封装10PVDF的燃速高18%~35%,表现出更好的燃烧性能,其中5层薄膜具有最大燃速,二者分别为10.2 cm/s和8.6 cm/s,综合了30PVDF膜层的厚度、低燃速和膜-铝热剂层在界面的传质传热效率的影响;并且多层薄膜的平均火焰温度随着铝热剂厚度的减小而增加。DSC-TG结果表明,Al/Ca(IO_(3))_(2)/PVDF基多层薄膜主要在330~410℃发生Al-Ca(IO_(3))_(2)-PVDF释碘放热反应,Ca(IO_(3))_(2)/PVDF(质量为1.55∶1)在320~350℃的剧烈放热反应和燃烧产物中的AlF 3、CaF 2、CaO等进一步证实了该反应的发生。 展开更多

关键词 物理化学 杀菌多层薄膜 静电喷雾沉积 燃烧性能调控 Al/Ca(IO_(3))_(2)/PVDF “三明治”结构 铝热剂

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椭圆截面柱形炸药爆炸冲击波威力特性

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作者 安骋远 刘海鹏 +1 位作者 刘彦 任炜 《兵工学报》 北大核心 2025年第8期170-185,共16页

为探究典型椭圆截面柱形炸药在空间中爆炸冲击波特性,开展变截面柱形炸药自由场静止爆炸实验,并建立相应的数值模拟模型,通过与实验结果进行对比验证数值模拟的可靠性;开展不同截面形状的柱形炸药在自由场爆炸的数值模拟计算,以探究截... 为探究典型椭圆截面柱形炸药在空间中爆炸冲击波特性,开展变截面柱形炸药自由场静止爆炸实验,并建立相应的数值模拟模型,通过与实验结果进行对比验证数值模拟的可靠性;开展不同截面形状的柱形炸药在自由场爆炸的数值模拟计算,以探究截面形状对爆炸冲击波威力特性的影响。研究结果表明:椭圆截面柱形炸药产生的爆炸冲击波产生与圆截面柱形相似的波系结构,但不同方位角的冲击波传播特性存在差异,短轴方向的超压峰值、最大冲量与冲击波速度均大于长轴方向;不同长短轴比的椭圆截面炸药,长短轴比越大,这种差异性越明显。通过引入等效半径拟合得到含有长短轴比作为变量的超压峰值及超压峰值形状因子计算公式,且公式计算结果与数值模拟的结果偏差小于10%。 展开更多

关键词 椭圆截面 冲击波 威力特性 数值模拟 预测模型

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基于矩形谐振腔与微波探针双聚焦的含能材料小功率微波点火技术

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作者 陈毅恒 王绍飞 +1 位作者 赵甲 谢彦召 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第8期51-58,共8页

为解决小功率条件下固体含能材料微波点火问题,提出了一种基于矩形谐振腔双聚焦优化设计的小功率高场强微波点火技术。研发的微波点火装置由固态微波源、矩形谐振腔、微波探针等部分构成。其中,矩形谐振腔采用探针馈电,通过谐振作用实... 为解决小功率条件下固体含能材料微波点火问题,提出了一种基于矩形谐振腔双聚焦优化设计的小功率高场强微波点火技术。研发的微波点火装置由固态微波源、矩形谐振腔、微波探针等部分构成。其中,矩形谐振腔采用探针馈电,通过谐振作用实现能量一次聚焦,结合探针尖端对电场的畸变作用及金属置物台对电场分布空间的压缩效应,实现对谐振时腔内能量二次聚焦,并通过电磁兼容设计防止电磁波泄露。仿真与试验表明:微波点火装置在2~3 GHz范围内具有多个工作频点且频率可调,22 W功率下最大场强可达MV/m级,并能实现对小粒黑火药的有效点火,与现有装置相比,点火功率大幅减小。研发的小功率高场强微波点火技术可为固体含能材料微波点火的研究提供参考。 展开更多

关键词 微波点火 双聚焦 矩形谐振腔 电磁屏蔽 固体含能材料

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Ti/CuO微波点火及其微波增强燃烧特性

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作者 陈小远 王飞 +4 位作者 唐魁 崔连鹏 柯香 陈苏杭 徐抗震 《火炸药学报》 北大核心 2025年第3期209-215,I0003,共8页

为了研究微波点火对Ti/CuO点火燃烧性能的影响,采用静电喷雾法制备了氧燃比(Ф)为1~3的Ti/CuO复合微球,获得了Ti/CuO的敞开体系中的微波点火延迟时间和微管内燃速、密闭体系中恒容燃烧的增压速率随氧燃比的变化规律,通过燃烧图像RGB比... 为了研究微波点火对Ti/CuO点火燃烧性能的影响,采用静电喷雾法制备了氧燃比(Ф)为1~3的Ti/CuO复合微球,获得了Ti/CuO的敞开体系中的微波点火延迟时间和微管内燃速、密闭体系中恒容燃烧的增压速率随氧燃比的变化规律,通过燃烧图像RGB比色法计算得到其微波点火和热点火的火焰温度分布图。结果表明,Ti/CuO点火燃烧特性随Ф的增大先增大后减小,当Ф=2.5时,微波点火延迟时间最短(120ms),峰值压力最大(412.76±28.74kPa),微管内燃速最大为2.38m/s;并且Ti/CuO微波点火火焰温度(1500~2000℃)和火焰面积显著大于热点火火焰温度(1200~1600℃),这主要是因为微波强电磁场加热未反应凝聚相和电离燃烧气体产物并产生高温等离子体,提高了凝聚相热效应和火焰热辐射,增强了燃烧性能。 展开更多

关键词 物理化学 微波点火 Ti/CuO复合含能材料 静电喷雾法 微波增强燃烧 铝热剂

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基于温度原位监测的微反应器在HNS微流道制备过程中的应用 被引量：1

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作者 黄健 时育坤 +6 位作者 和欣 张松 韩瑞山 周继明 张方 吴梦希 刘军山 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期559-565,I0005,共8页

针对含能材料微流道制备过程中缺乏温度原位监测手段的问题,提出一种集成薄膜温度传感器的微反应器系统;微反应器由包含薄膜温度传感器的玻璃基片与包含微流道的硅基片键合组成;微流道的上游、中游、下游分别放置了3个温度传感器,以实... 针对含能材料微流道制备过程中缺乏温度原位监测手段的问题,提出一种集成薄膜温度传感器的微反应器系统;微反应器由包含薄膜温度传感器的玻璃基片与包含微流道的硅基片键合组成;微流道的上游、中游、下游分别放置了3个温度传感器,以实现微反应过程中高空间分辨率的温度测量;基于该微反应器,搭建了六硝基茋(HNS)连续化微流道制备系统,实时监测了HNS微纳米化及球形化过程中的温度变化。结果表明,微反应器具有精度高、耐腐蚀、可观测的优点;HNS微纳米化是一个放热反应,流体最大温升为6.4℃,由于HNS的逐渐析出,流体中的固体含量增大,流速变慢,流体温度的分布发生变化;在HNS球形化过程中,两相流体的混合是一个放热过程,流体最大温升为2.3℃;微流道中游处的温度明显高于上游与下游,说明当液滴流动至中游时,HNS微球已经制备完成。 展开更多

关键词 物理化学 微反应器 薄膜温度传感器 实时温度监测 六硝基芪 HNS 微流控

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叠氮化银起爆药连续化合成芯片的设计与应用研究 被引量：1

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作者 韩瑞山 王燕兰 +4 位作者 卢飞朋 张松 张方 李蛟 褚恩义 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期270-279,共10页

针对叠氮化银(AgN3,简写为SA)起爆药合成过程对于反应溶液快速混合的要求,设计制作了连续反向旋T形微混合芯片,并采用Ansys Fluent仿真模拟软件对芯片结构及反应物流速等因素对混合效率的影响规律进行了研究,优化获得了高效微混合芯片... 针对叠氮化银(AgN3,简写为SA)起爆药合成过程对于反应溶液快速混合的要求,设计制作了连续反向旋T形微混合芯片,并采用Ansys Fluent仿真模拟软件对芯片结构及反应物流速等因素对混合效率的影响规律进行了研究,优化获得了高效微混合芯片结构。使用该芯片进行了纳米SA起爆药的连续化合成,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)研究了SA起爆药的形貌、成分结构与热性能。结果表明:当微混合芯片的通道尺寸为1 mm,对撞角度180°,反应物流速4 mL·min^(-1)以上时,可获得接近100%的混合效率。通过调节反应物流速、浓度和添加表面活性剂,可有效调控产物粒径及其分布,且反应产物主要成分为正交晶系的AgN3晶体。相较常规方法,使用微流控方法制备的SA起爆药放热峰温度由365.2℃提前到358.2℃(降低7℃),且放热量由851.6 kJ·kg^(-1)升高到976.7 kJ·kg^(-1)(升高14.7%),表明微流控方法制备的SA起爆药具有更高的反应活性和能量。 展开更多

关键词 微流控 微混合芯片 起爆药 叠氮化银

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基于5L爆炸容器RDX粉尘爆炸特性 被引量：1

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作者 姜春蕾 曹雄 +3 位作者 任炜 王力 刘跞仪 王春艳 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期105-111,共7页

利用自制5 L柱形爆炸测试装置,研究普通工业粉尘铝粉和RDX粉尘在不同浓度下爆炸压力与压力上升速率的变化规律,并与20 L球形粉尘爆炸测试装置中数据进行对比,分析2种测试装置在粉尘爆炸测试方面的差异。结果表明:5 L柱中测得的炸药粉尘... 利用自制5 L柱形爆炸测试装置,研究普通工业粉尘铝粉和RDX粉尘在不同浓度下爆炸压力与压力上升速率的变化规律,并与20 L球形粉尘爆炸测试装置中数据进行对比,分析2种测试装置在粉尘爆炸测试方面的差异。结果表明:5 L柱中测得的炸药粉尘参数相对较小,既减少了实验成本又提高了安全性;不同容积爆炸测试装置对RDX粉尘爆炸压力的影响可以忽略不计,但对RDX粉尘爆炸压力上升速率及铝粉的爆炸特性影响较大;自制5 L柱中采用伞帽式喷头的优化设计较好地提升了装置湍流度,使粉尘分布更加均匀;小容器中化学点火具产生的强预热在火焰锋面到达之前影响粉尘,引起部分反应并形成更活跃的混合物,加速了燃烧过程,对铝粉爆炸特性影响较大。 展开更多

关键词 粉尘爆炸 RDX粉尘 爆炸压力 最大压力上升速率 测试装置

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新型点火药Mg_(2)Si/KClO_(4)的燃烧行为及应用性能

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作者 常英珂 赵婉君 +3 位作者 王萌 刘志刚 聂建新 任炜 《火炸药学报》 2025年第10期927-935,I0002,共10页

围绕进一步提高钝感点火器安全电流的需求,探索了新型点火药Mg_(2)Si/KClO_(4)的燃烧行为和应用性能,采用超声分散混合法制备了点火药样品;通过扫描电子显微镜、能量色散光谱仪和激光粒度仪对Mg_(2)Si/KClO_(4)进行了表征;利用热重-差... 围绕进一步提高钝感点火器安全电流的需求,探索了新型点火药Mg_(2)Si/KClO_(4)的燃烧行为和应用性能,采用超声分散混合法制备了点火药样品;通过扫描电子显微镜、能量色散光谱仪和激光粒度仪对Mg_(2)Si/KClO_(4)进行了表征;利用热重-差示扫描量热仪和X射线衍射仪研究了其反应机理;以传统点火药Zr/KClO_(4)为对比样,利用密闭爆发器、氧弹量热仪、激光点火系统、高速摄像机、红外测温仪、T-jump系统对二者燃烧行为进行了研究,并将点火药引入制式点火器中,对比分析了两种点火器的安全电流和发火电流。结果表明,制备的新型点火药Mg_(2)Si/KClO_(4)各组分均匀分布,燃烧压力峰值约152.0kPa、增压速率约4.83×10^(4)kPa/ms、燃烧热约5590J/g;当点火延迟时间为1260μs时,Mg_(2)Si/KClO_(4)点火温度约为1727.0℃,燃烧火焰温度可达到1130℃,燃烧过程伴随少量的熔融粒子飞溅,并生成浓密白色烟雾;在置信度为0.95、可靠度为0.999条件下,Mg_(2)Si/KClO_(4)点火器不发火电流为1.50A、发火电流为3.15A。对比分析表明,新型点火药Mg_(2)Si/KClO_(4)的燃烧性能和热安全性能均优于传统点火药Zr/KClO_(4),并可以显著提升传统点火器的本质安全度水平。 展开更多

关键词 物理化学 点火药 Mg_(2)Si/KClO_(4) 燃烧行为 钝感点火器

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