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        物理界面對(duì)炸藥慢速烤燃特性的影響

        2014-01-28 09:59:30智小琦劉學(xué)柱牛新立
        火炸藥學(xué)報(bào) 2014年6期
        關(guān)鍵詞:烤燃藥柱物理層

        高 峰,智小琦,劉學(xué)柱,牛新立

        (1.中北大學(xué)地下目標(biāo)毀傷技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室,山西太原030051;2.山西江陽(yáng)化工有限公司,山西太原030041;3.黑龍江北方工具有限公司,黑龍江 牡丹江157000)

        引 言

        彈藥在制造、運(yùn)輸、貯存或戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下容易受到意外熱刺激而發(fā)生含能材料的點(diǎn)火爆炸,造成嚴(yán)重的事故,因此對(duì)彈藥熱易損性的研究受到了世界各國(guó)的重視??救荚囼?yàn)是檢驗(yàn)和評(píng)估彈藥熱易損性的重要方法[1],國(guó)內(nèi)外研究人員進(jìn)行了大量彈藥烤燃方面的研究。Frank Garcia等[2]研究了HMX基高能炸藥LX-04在不同約束條件下的烤燃試驗(yàn)。結(jié)果表明,隨著約束條件的減弱,烤燃響應(yīng)的劇烈程度也減弱;馮曉軍等[3-4]選用JB-B、TNT、R852三種炸藥研究了裝藥尺寸對(duì)慢速烤燃響應(yīng)特性的影響,結(jié)果表明,隨著裝藥尺寸的增加烤燃反應(yīng)的環(huán)境溫度會(huì)升高,發(fā)生烤燃反應(yīng)的劇烈程度越大,當(dāng)裝藥尺寸增大到一定程度后其對(duì)炸藥發(fā)生慢速烤燃反應(yīng)的環(huán)境溫度影響將減??;智小琦等[5-6]研究了炸藥裝藥密度對(duì)慢速烤燃響應(yīng)特性的影響,得出裝藥密度是影響烤燃劇烈程度的主要因素。但有關(guān)物理界面對(duì)炸藥慢速烤燃響應(yīng)特性影響的報(bào)道較少,而實(shí)際彈藥中炸藥裝藥與彈體之間的物理界面對(duì)彈藥的熱易損性起著重要的作用。

        本研究采用不同的物理界面對(duì)RDX 基高能炸藥進(jìn)行了慢速烤燃試驗(yàn)及數(shù)值模擬計(jì)算,研究了物理界面對(duì)炸藥慢速烤燃響應(yīng)特性的影響,以期為低易損彈藥的設(shè)計(jì)提供參考。

        1 實(shí) 驗(yàn)

        1.1 材 料

        RDX,甘肅銀光化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司;T-09耐燒蝕隔熱涂料(簡(jiǎn)稱T-09涂料),山東非金屬材料研究所;GPS-2硅橡膠涂料(簡(jiǎn)稱GPS-2 涂料),上海橡膠制品研究所。

        1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

        烤燃實(shí)驗(yàn)裝置主要由計(jì)算機(jī)、烤燃爐、MR13島電溫控儀、熱電偶等組成??救紶t為烤燃彈提供熱量,用MR13 溫控儀控制烤燃爐溫度,升溫速率1℃/min。烤燃彈外壁圓柱部中央固定一只鎳鎘/鎳硅熱電偶,精度1級(jí),測(cè)定烤燃過(guò)程中彈體外壁的溫度。通過(guò)自行設(shè)計(jì)的SFO 軟件實(shí)時(shí)采集烤燃過(guò)程中的溫度—時(shí)間歷程曲線。實(shí)驗(yàn)前對(duì)升溫速率做標(biāo)定,確保升溫速率在設(shè)定范圍。

        1.3 烤燃彈結(jié)構(gòu)

        烤燃彈的結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由殼體、端蓋、物理界面和藥柱4部分組成。殼體材料為45號(hào)鋼,內(nèi)壁尺寸為Ф19mm×38mm,圓柱部壁厚為(3±0.04)mm,殼體兩端用螺紋與端蓋連接,端蓋壁厚(1±0.03)mm。RDX 高能炸藥配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:RDX 95.0%、添加劑5.0%;藥柱直徑分別為16、17、19mm,藥柱高分別為35、36、38mm,平均密度為理論最大密度的92%(1.628g/cm3)。物理界面分別為空氣、T-09涂料和GPS-2涂料。

        圖1 烤燃彈結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of cook-off bomb structure

        從(25±2)℃開(kāi)始加熱,直到發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)的劇烈程度用所收集的殼體破片尺寸、數(shù)量和殼體的變形程度衡量。每種烤燃彈至少做兩發(fā)平行試驗(yàn)。

        2 結(jié)果及討論

        2.1 物理界面對(duì)慢速烤燃溫度及烤燃時(shí)間的影響

        不同物理界面的慢速烤燃試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 不同物理界面烤燃彈的烤燃試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Cook-off test result of cook-off bomb with different physical interfaces

        表1結(jié)果顯示,對(duì)于不同物理界面的烤燃彈,其慢速烤燃響應(yīng)溫度及烤燃時(shí)間不同。物理界面為空氣時(shí),烤燃彈的響應(yīng)溫度最高,烤燃時(shí)間最長(zhǎng),物理界面為T(mén)-09 涂 料和GPS-2涂料時(shí)響應(yīng)溫度次之,藥柱直徑為19mm時(shí)烤燃彈的響應(yīng)溫度最低,烤燃時(shí)間最短。根據(jù)傳熱理論,單位時(shí)間內(nèi)由環(huán)境傳遞給藥柱的熱量隨著材料導(dǎo)熱系數(shù)的增加而增加。本研究殼體材料為45號(hào)鋼,在0~1 200℃范圍內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)約為43W/(m·K),空氣、T-09 涂料、GPS-2涂料、RDX的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.0259、0.3、0.27、0.213W/(m·K)[7]。由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)低于殼體以及T-09涂料的導(dǎo)熱系數(shù),物理界面為空氣時(shí),單位時(shí)間內(nèi)由環(huán)境傳入藥柱的熱量最少,導(dǎo)致烤燃彈的升溫速率最慢,烤燃響應(yīng)溫度最高,烤燃時(shí)間最長(zhǎng)。同理,物理界面為T(mén)-09 涂料時(shí)烤燃彈的響應(yīng)溫度最低,烤燃響應(yīng)時(shí)間最短。

        2.2 物理界面對(duì)炸藥慢速烤燃響應(yīng)劇烈程度的影響

        從表1可以看出,藥柱與殼體之間的物理界面不同,其烤燃響應(yīng)的劇烈程度不同。物理界面為空氣的烤燃彈及沒(méi)有物理界面的烤燃彈,烤燃響應(yīng)結(jié)果為爆轟反應(yīng)。物理界面為T(mén)-09涂料以及GPS-2涂料的烤燃彈,烤燃響應(yīng)結(jié)果為燃燒或爆燃反應(yīng)。

        目前人們普遍認(rèn)為,非均質(zhì)炸藥起爆機(jī)理是熱點(diǎn)火和熱點(diǎn)引起的化學(xué)反應(yīng)成長(zhǎng)為爆轟的二階理論。其中熱點(diǎn)火階段的主要影響因素是炸藥顆粒之間空穴的尺寸和孔隙率[5]。對(duì)于物理界面為空氣的烤燃彈,藥柱受熱后容易發(fā)生膨脹,體積增大,密度減小,炸藥顆粒之間的空穴尺寸變大,藥柱中的空穴和其他缺陷產(chǎn)生倒塌和摩擦,使局部發(fā)熱,分解反應(yīng)加速,熱量增加,達(dá)到臨界溫度的熱點(diǎn)增多,起爆面積增大,導(dǎo)致劇烈的爆轟反應(yīng)。同時(shí),隨著溫度的升高,空氣壓力升高,殼體內(nèi)壓力增大,這也是導(dǎo)致反應(yīng)劇烈的因素。

        T-09和GPS-2涂料作物理界面時(shí),藥柱和T-09及GPS-2涂料受熱后都會(huì)發(fā)生膨脹,但由于沒(méi)有自由空間,在烤燃過(guò)程中藥柱中心分解產(chǎn)生的高溫氣體很難向周?chē)鷿B透,產(chǎn)生的熱量增高,反應(yīng)速度強(qiáng)線性增加,局部壓力急劇增長(zhǎng),當(dāng)高溫氣體的壓力達(dá)到殼體的強(qiáng)度極限而未達(dá)到爆轟所需的壓力時(shí),發(fā)生壓力脹裂或端蓋沖開(kāi)現(xiàn)象,即表1中的爆燃或燃燒反應(yīng)。

        其次,烤燃過(guò)程中藥柱熱散失的不同也是導(dǎo)致反應(yīng)劇烈程度不同的因素。對(duì)于本研究中的烤燃彈,藥柱熱分解反應(yīng)放出的熱量以熱傳導(dǎo)的方式經(jīng)由物理界面以及殼體釋放到環(huán)境中。藥柱側(cè)表面單位時(shí)間內(nèi)釋放的熱量可采用圓柱坐標(biāo)系(r,φ,θ),簡(jiǎn)化為多層圓筒壁的一維導(dǎo)熱計(jì)算,藥柱兩端面單位時(shí)間內(nèi)釋放的熱量可簡(jiǎn)化為多層平壁的一維導(dǎo)熱計(jì)算。單位時(shí)間內(nèi)藥柱釋放到環(huán)境中的熱量為以上二者之和。

        由傳熱學(xué)[7]可知,多層圓筒壁的一維導(dǎo)熱熱流量以及多層平壁的一維導(dǎo)熱計(jì)算公式分別為:

        式中:Ф 為傳導(dǎo)的熱量,W;λi為第i 層材料的導(dǎo)熱系數(shù),(W·m-1·K-1);t1-tn以及t1-tn+1分別為多層圓筒壁和多層平壁兩表面的溫度差,℃;l為圓筒壁的長(zhǎng)度,m;di為第i 層材料圓筒的直徑;δi為各層平壁的厚度。

        當(dāng)烤燃到一定階段,藥柱中心溫度開(kāi)始高于殼體壁面的溫度,對(duì)于藥柱直徑為16mm的烤燃彈,假設(shè)藥柱表面溫度為t1,物理界面為空氣的烤燃彈殼體壁面溫度為t3,溫差為t1-t3。物理界面為GPS-2涂料的烤燃彈殼體壁面溫度為t′3,溫差為t1-t′3。物理界面為T(mén)-09涂料的烤燃彈殼體外壁面溫度t″3,溫差為t1-t″3。其 中d1=16mm,d2=19mm,d3=25mm,δ1=1.5mm,δ2=1mm。

        將各項(xiàng)參數(shù)代入以上兩式中并將二者相加計(jì)算得到藥柱直徑為16mm,物理界面分別為空氣、GPS-2涂料、T-09涂料的烤燃彈單位時(shí)間內(nèi)由藥柱內(nèi)釋放到環(huán)境中的熱量分別為Ф1、Ф2、Ф3,其比值分別為:

        由數(shù)值模擬計(jì)算[8]可知:

        因此

        由此可見(jiàn),對(duì)于界面為T(mén)-09及GPS-2涂料、藥柱直徑為16mm 的藥柱,在單位時(shí)間內(nèi)由藥柱表面?zhèn)鞯江h(huán)境中的熱量是界面為空氣的藥柱傳熱量的10倍左右。同理,界面為T(mén)-09及GPS-2涂料、直徑為17mm 的藥柱在單位時(shí)間內(nèi)由藥柱表面?zhèn)鞯江h(huán)境中的熱量是界面為空氣的藥柱所傳熱量的8 倍多。因此,熱散失是影響烤燃響應(yīng)結(jié)果的因素。這是因?yàn)榭救荚囼?yàn)中,溫度梯度是影響烤燃響應(yīng)劇烈程度的重要因素[9]。物理界面為空氣時(shí),由于空氣熱導(dǎo)率很低,在一定程度上降低了藥柱表面的熱量散失,使得藥柱表面溫度和中心溫度的梯度減小,且當(dāng)空氣在烤燃彈中所占的比例在一定范圍內(nèi)時(shí),這種作用會(huì)達(dá)到一個(gè)極值,熱點(diǎn)數(shù)量增加,點(diǎn)火后壓力波凝聚,爆轟波疊加,反應(yīng)劇烈程度增加。物理界面為T(mén)-09及GPS-2涂料的烤燃彈,在烤燃過(guò)程中藥柱表面分解產(chǎn)生的熱量通過(guò)T-09及GPS-2涂料及金屬殼體釋放到環(huán)境中,而中心分解產(chǎn)生的熱量會(huì)積聚導(dǎo)致自熱反應(yīng),所以藥柱中心和邊緣會(huì)產(chǎn)生溫度梯度,中心點(diǎn)火后又沒(méi)有壓力波的積聚,故反應(yīng)的劇烈程度降低。

        3 數(shù)值計(jì)算

        為了進(jìn)一步研究物理層厚度對(duì)炸藥慢速烤燃響應(yīng)溫度及烤燃時(shí)間影響的規(guī)律,利用FLUENT 軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。物理界面分別為空氣、T-09涂料、GPS-2涂料,物理層厚度設(shè)計(jì)為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0mm??救紡椀奈锢砟P腿鐖D2所示。藥柱熱反應(yīng)和熱傳導(dǎo)遵循Frank-Kamenetskii方程[10]:

        柱坐標(biāo)系下,溫度場(chǎng)的控制方程為:

        式中:ρ、cv、κ、a分別為反應(yīng)物的密度(kg/m3)、比熱容(J·kg-1·K-1)、熱導(dǎo)率(J·m-1·K-1·s-1)及反應(yīng)分?jǐn)?shù);Q 為反應(yīng)物的反應(yīng)熱(J/kg);A 為指前因子(1/s);E 為活化能(J/mol);R 為氣體常數(shù)(J·mol-1·K-1)。

        RDX基高能炸藥的化學(xué)反應(yīng)放熱項(xiàng)采用自編子程序嵌入到FLUENT主程序中[11]。材料參數(shù)見(jiàn)表2。

        圖2 烤燃彈物理模型示意圖ig.2 Physical model schematic diagram of cook-off bomb

        圖3為藥柱直徑為19mm 的烤燃彈以1℃/min的升溫速率加熱直至發(fā)生烤燃響應(yīng)的彈體外壁溫度隨時(shí)間的變化曲線??梢钥闯觯ㄟ^(guò)數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)得到的溫度-時(shí)間曲線吻合度高,表明所取的參數(shù)合適。數(shù)值計(jì)算中藥柱熱反應(yīng)和熱傳導(dǎo)采用Frank-Kamenetskii方程。

        圖3 直徑19mm 烤燃彈彈體的外壁溫度-時(shí)間曲線Fig.3 T-t curves of projectile body outer wall of the cook-off bomb with a diameter of 19mm

        表2 試驗(yàn)材料參數(shù)值Table 2 Parameters of test materials

        圖4 烤燃彈烤燃響應(yīng)溫度及烤燃時(shí)間與物理層厚度的關(guān)系曲線Fig.4 The relation curves of cook-off temperature,cook-off time and physical layer thickness

        圖4為物理界面為空氣、T-09涂料、GPS-2涂料,烤燃彈響應(yīng)溫度及烤燃時(shí)間與物理層厚度關(guān)系的擬合曲線。在數(shù)值計(jì)算中藥柱熱反應(yīng)和熱傳導(dǎo)采用Frank-Kamenetskii模型。由圖4可知,3種物理界面烤燃彈的烤燃響應(yīng)溫度與烤燃時(shí)間隨物理層厚度的變化規(guī)律相同,烤燃響應(yīng)溫度及烤燃時(shí)間隨著物理層厚度的增加而增大,當(dāng)物理層厚度達(dá)到某一值時(shí)達(dá)到最大值,之后隨著物理層厚度的增加而減小。

        當(dāng)物理層厚度較?。ㄐ∮?.5mm)時(shí),藥柱尺寸較大,物理層厚度是影響炸藥慢速烤燃響應(yīng)特性的主要因素。由傳熱學(xué)[7]可知,隨著物理層厚度的增加,單位時(shí)間內(nèi)由烤燃彈外表面?zhèn)鞯剿幹行牡臒崃繙p小,由于慢速烤燃過(guò)程是個(gè)恒速升溫的過(guò)程,因此烤燃響應(yīng)溫度及烤燃時(shí)間隨物理層厚度的增加而增大。但當(dāng)物理層厚度較厚(大于2.5mm)時(shí),藥柱尺寸明顯減小,此時(shí)藥柱尺寸的大?。此幜浚┦怯绊懻ㄋ幝倏救柬憫?yīng)特性的主要因素。由文獻(xiàn)[3]可知,炸藥的慢速烤燃反應(yīng)隨著裝藥尺寸的減小發(fā)生烤燃反應(yīng)的環(huán)境溫度會(huì)降低。因此,在一定條件下隨著物理層厚度的增加,藥柱尺寸減小,烤燃響應(yīng)溫度及烤燃時(shí)間逐漸減小。

        4 結(jié) 論

        (1)物理界面是影響慢速烤燃響應(yīng)特性的重要因素??諝饨缑婺軌蛟黾涌救柬憫?yīng)溫度、響應(yīng)時(shí)間及烤燃響應(yīng)的劇烈程度。惰性界面能夠增加烤燃響應(yīng)溫度和響應(yīng)時(shí)間,降低烤燃響應(yīng)的劇烈程度。

        (2)烤燃彈表面的散熱機(jī)制影響烤燃響應(yīng)結(jié)果。增大藥柱中心和表面溫差能降低烤燃響應(yīng)的劇烈程度。

        (3)RDX 基炸藥慢速烤燃響應(yīng)溫度及烤燃時(shí)間受物理界面厚度影響。在一定條件下,選擇合理的界面厚度可以提高烤燃彈的烤燃響應(yīng)溫度,增加烤燃時(shí)間。

        [1] MIL-STD-2105C.Military standard-h(huán)azard assessment tests for non-nuclear munitions[S].2003.

        [2] Garcia F,Vandersall K S,F(xiàn)orbes J W,et al.Thermal cook-off experiments of the HMX based high explosive LX-04to characterize violence with varying confinement[C]∥14th APS Topical Conference on Shock Compression of Condensed Matter.Baltimore,MD:APS,2006:1061-1064.

        [3] 馮曉軍,王曉峰,韓助龍.炸藥裝藥尺寸對(duì)炸藥烤燃響應(yīng)的影響[J].爆炸與沖擊,2005,25(3):285-288.FENG Xiao-jun,WANG Xiao-feng,HAN Zhu-long.The study of charge size influence on the response of explosires in slow cook-off test[J].Explosion and Shock Waves,2005,25(3):285-288.

        [4] 牛余雷,馮曉軍,郭昕,等.GHL01炸藥烤燃實(shí)驗(yàn)的尺寸效應(yīng)與數(shù)值計(jì)算[J].火炸藥學(xué)報(bào),2014,37(5):37-41.NIU Yu-lei,F(xiàn)ENG Xiao-jun,GUO Xin,et al.Size effect and numerical simulation of cook-off test for GHL01explosive[J].Chinese Journal of Explosives and Propellants,2014,37(5):37-41.

        [5] 智小琦,胡雙啟.炸藥裝藥密度對(duì)慢速烤燃響應(yīng)特性的影響[J].爆炸與沖擊,2013,33(2):221-224.ZHI Xiao-qi,HU Shuang-qi.Influence of charge densities on responses of explosives to slow cook off[J].Explosive and Shock Waves,2013,33(2):221-224.

        [6] 胡雙啟,解朝變,智小琦.裝藥密度與殼體的約束對(duì)鈍化RDX 慢速烤燃特性的影響[J].火炸藥學(xué)報(bào),2011,34(2):26-28.HU Shuang-qi,XIE Zhao-bian,ZHI Xiao-qi.Effect of charge density and restriction of shell on slow cook-off characteristics of passive RDX[J].Chinese Journal of Explosives and Propellants,2011,34(2):26-28.

        [7] 楊世銘,陶文栓.傳熱學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2001.

        [8] 張亞坤.戰(zhàn)斗部熱易損性影響因素的研究[D].太原:中北大學(xué),2014.ZHANG Ya-kun.Study on thermal vulnerability factors of warheads[D].Taiyuan:The North University of China,2014.

        [9] Hall M,Beckvermit J C,Wight C A,et al.The influence of an applied heat flux on the violence of reaction of an explosive device[C]∥Proceedings of the Conference on Extreme Science and Engineering Discovery Environment.New York:ACM,2013.

        [10]馮長(zhǎng)根.熱爆炸理論[M].北京:科學(xué)出版社,1988.

        [11]朱紅鈞,林元華,謝龍漢.Fluent12流體分析及工程仿真[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.

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