朱瞳鈺 彭旭 徐森 李斌
[摘要]烘箱試驗有時無法獲得物料在烘烤過程中的詳細(xì)溫度分布?;谟嬎懔黧w力學(xué)仿真手段,針對某高氯酸鹽與奧克托今(HMX)兩種不同固體含能材料的烘箱試驗烤燃過程,開展了三維數(shù)值仿真研究。通過數(shù)值仿真,獲得了烘箱試驗升溫過程中的熱傳遞規(guī)律以及物料內(nèi)部各區(qū)域溫度的分布與變化情況。結(jié)果表明:兩種樣品在當(dāng)前體系下發(fā)生熱爆炸之前,最高溫的熱點(diǎn)位置都處于樣品中軸線偏上位置;高氯酸鹽的熱爆炸時間為46 551 s,HMX的熱爆炸時間為14 703 s。仿真結(jié)果與烘箱試驗結(jié)果基本一致。
[關(guān)鍵詞]計算流體力學(xué);熱爆炸;仿真模擬;烘箱試驗
[分類號]TJ55
引言
在研究含能材料烤燃特性時,通過烘箱試驗?zāi)塬@得有效的數(shù)據(jù),并且判斷出含能材料的響應(yīng)等級。但是,由于試驗危險性較大,無法直接觀察到烘烤過程中發(fā)生的現(xiàn)象,通過數(shù)值模擬的手段,可以避免烘箱試驗條件的局限性,只需設(shè)置相應(yīng)的計算條件,獲得的仿真結(jié)果就會與實際結(jié)果相近。同時也能獲得三維空間溫度分布等細(xì)節(jié)性的數(shù)據(jù),達(dá)到縮短試驗周期以及減少試驗成本的作用,數(shù)值仿真技術(shù)在爆炸領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的運(yùn)用[1 ̄5]。通過集成好的算法,用戶只需要更改特定的參數(shù),就可以得到相應(yīng)的模擬結(jié)果,提高問題研究的深度和廣度[6] ,現(xiàn)常用于熱爆炸相關(guān)的三維仿真軟件包括LS ̄DYNA、Autodyn、Fluent 等,趙未平等[7] 用Autodyn 軟件模擬了不同參數(shù)時破片對雷達(dá)的毀傷效果,范一清等[8] 采用Autodyn 軟件模擬了傳爆序列爆炸沖擊波對見證板沖擊響應(yīng)的影響作用。赫明等[9] 利用Fluent 軟件模擬了割嘴外部流場的噴霧燃燒過程,將烘箱試驗視為非恒溫系統(tǒng),基于計算流體力學(xué)方法,使用Fluent 軟件,對某高氯酸鹽與奧克托今(HMX)兩種固體含能材料在烘箱試驗中的烤燃過程開展數(shù)值仿真研究,為研究兩種物料在烤燃過程