爆炸驱动作用下固体燃料分散过程的计算分析
固体燃料燃烧解析
章
➢ 挥发份的燃烧
焦炭含量占55~97%，燃
➢ 焦炭的燃烧
固
烧时间占90%，发热量占 60~95%
体
燃
料
燃
烧
§9.2 固体碳粒的燃烧
第
九 气固两相燃烧反应过程
章
✓ 两相反应的特点：物质在相的分界表面上发生反应。 反应的一般步骤：
固
1. 反应分子扩散到表面
体
2. 分子在表面发生吸附作用
燃
3. 被吸附的分子在表面上进行化学反应
章
固 体
O2 ,0
* D
* D
K O2
O2 ,
gO2
* D
(
O2
,
O2,0 )
gO2
O2 ,
1 1
K O2 ,
* D
K O2
燃 料
K 1 1 1
表观速度常数
燃
* D
K O2
烧
11 1
多相燃烧反应
K
* D
K O2
阻力
§9.2 固体碳粒的燃烧
第 九 气固两相反应理论
章 固
11 1
➢多相燃烧反应阻力：
固 体
gO2
* D
(
O2
,
O2,0 )
燃
氧在碳表面处的反应的速度（单位碳粒表面、单位时间燃烧掉的
料 燃
氧量）可表示为
K O2 O2 ,0
烧
在稳定燃烧状态时，向碳粒扩散的氧量应等于碳粒燃烧所消耗的
氧量。因此Βιβλιοθήκη * D(O2
,
) O2 ,0
KO2
O2 ,0
§9.2 固体碳粒的燃烧
第 九 气固两相反应理论
爆炸动力学分析复杂及不稳定爆发过程
爆炸动力学分析复杂及不稳定爆发过程引言：爆炸是一种极具破坏力的事故或事件，不仅对人员和环境造成巨大威胁，而且给社会经济发展带来负面影响。
因此，对于复杂和不稳定的爆发过程进行动力学分析具有重要意义。
本文将从理论和实践两个方面，探讨如何解析复杂和不稳定的爆炸动力学过程。
一、复杂爆炸动力学过程的理论分析1. 爆炸的基本原理爆炸是指物质内部发生不可逆的化学或核反应，通过产生大量的热能、气体和压力，在极短时间内释放能量，并产生冲击波、高温和火焰的现象。
爆炸的基本原理包括三要素：燃料，氧化剂和点火源。
理解这些要素对于分析复杂爆炸过程至关重要。
2. 多相爆炸理论多相爆炸是指两种或两种以上物质的反应过程，通常包括固液相和液气相的反应。
在复杂爆炸动力学过程中，多相反应常常比单相反应更加复杂。
因此，多相爆炸理论的研究对于解析复杂爆炸过程具有重要意义。
3. 模型建立与数值模拟复杂爆炸过程的解析需要建立相应的数学模型，并通过数值模拟方法进行求解。
常用的数学模型包括爆轰模型、爆炸物质的力学模型和燃烧模型等。
数值模拟方法可以通过计算机模拟爆炸过程，预测爆炸的性质和行为。
二、实践案例及分析1. 化工厂爆炸案例化工厂爆炸是复杂爆炸过程的重要实践案例之一。
在这些案例中，涉及到多种物质的反应以及复杂的物理和化学过程。
例如，2005年日本福岛县东电发生的核电站爆炸事故，给当地居民带来了巨大的伤害和灾难。
2. 火灾爆炸模拟与预测火灾爆炸预测是一种常用的实践方法。
通过对火灾所涉及的物质和环境进行分析，结合模型与数值模拟，可以预测火灾发展过程中可能发生的爆炸情况。
这对于及时采取适当的应对措施以减轻伤害和损失具有重要意义。
三、解决复杂及不稳定爆发过程的挑战1. 数据采集和分析分析复杂及不稳定爆发过程需要大量的数据采集和分析工作。
这可通过传感器、实验室测试和大数据分析等手段实现。
在这个过程中，需要充分利用现有技术和手段，提高数据采集和分析的效率和准确性。
固体与液体混合燃料抛撒过程数值模拟
固体与液体混合燃料抛撒过程数值模拟陈嘉琛;张奇;马秋菊;黄莹;刘雪岭;沈世磊;李栋【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2014(035)007【摘要】固体与液体混合燃料通过爆炸驱动形成燃料空气炸药云团,其爆轰威力在很大程度上取决于云团的状态,云团分布是云爆装置设计的基础.通过数值模拟,研究了固体与液体混合燃料抛撒过程,在Fluent软件的基础上探索了固体与液体混合燃料抛散的数值模拟方法.计算得到的燃料抛撒随时间和空间的扩散过程,其中径向速度、云团范围和湍流过程与实验结果相吻合.研究结果表明,文中建立的数值模型和计算方法能够较好地模拟固体与液体混合燃料的云雾抛散过程,为云爆装置优化设计提供了基础数据.【总页数】5页(P972-976)【作者】陈嘉琛;张奇;马秋菊;黄莹;刘雪岭;沈世磊;李栋【作者单位】北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】X932【相关文献】1.带壳体云爆弹药液体燃料抛撒的数值模拟 [J], 宋志东;李运华;辛春亮2.液体燃料爆炸抛撒和云雾形成全过程的数值研究 [J], 丁珏;刘家骢3.液体燃料爆炸抛撒初期的一维数值模拟 [J], 丁珏;刘家骢4.液体燃料爆炸抛撒和FAE形成过程的数值模拟 [J], 丁珏;刘家骢5.液体燃料爆炸抛撒过程分析 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
CL-20炸药相变和化学反应分子动力学计算
CL-20炸药相变和化学反应分子动力学计算炸药相变和化学反应过程极其复杂。
从原子、分子尺度上,计算分析炸药相变和化学反应,能够从本质上认识相变和反应机理,对炸药爆轰性能研究和安全性分析有重要意义。
本文主要采用分子动力学计算方法,研究CL-20炸药相变和化学反应机理。
基于COMPASS力场,采用等温等压分子动力学计算方法,对不同晶型的CL-20超晶胞的晶格参数进行计算,给出了不同温度下晶格参数与时间的关系,验证COMPASS力场对CL-20超晶胞的适用性。
通过分析不同晶型的晶格参数与温度的关系和密度与温度的关系,计算出了CL-20超晶胞的相变。
当目标温度达到360K时,ξ相CL-20超晶胞发生相变;温度达到450K时,ε相CL-20超晶胞和α相CL-20超晶胞发生相变;当温度达到4 9 0 K时,β相C L-2 0超晶胞发生相变。
采用Reax FF力场分子动力学计算方法,基于等温等容系综和B e r e n d s e n热浴,研究1 0 0 0 K至2 5 0 0 K温度范围内,ε相C L-2 0单分子的热分解反应。
计算结果显示其反应过程为ε相CL-20分子的N-N键发生断裂,导致五元环和六元环中的硝基官能团脱离分子主体,形成NO2分子。
基于周期性边界条件,建立了不同晶型CL-20超晶胞热分解反应分子动力学计算模型,采用Reax FF力场,基于等压等容系综和等温等容系综,用Berendsen 热浴和压力浴,控制体系的温度和压力,计算了CL-20超晶胞热分解反应过程,分析了晶型、温度对CL-20超晶胞分解反应的影响。
给出了不同温度下不同晶型CL-20超晶胞的主要的化学反应路径。
建立了CL-20超晶胞相互撞击的分子动力学计算模型,采用Reax FF-lg力场,基于等温等压系综和等能量等容系综,对不同撞击速度下,含水α相CL-20和α相CL-20超晶胞反应过程进行了计算,分析了不同撞击速度下,两种超晶胞中生成物种类变化及生成物分子数量变化,给出了不同撞击速度下,两种CL-20超晶胞中,α相CL-20分子的主要化学反应形式。
爆炸驱动燃料抛散的非理想化特征
史远通 ， 张 奇
文章编号 ： １ ０ ０ ６ － ９ ９ ４ １ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ － ０ ３ ３ ０ — ０ ６
爆 炸 驱 动 燃 料 抛 散 的 非 理 想 化 特 征
史远通， 张 奇
（ 北 京理 ７ － － 大 学爆 炸科 学 与技 术 国家 重 点 实验 室 ，北 京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）
采用 不耦合 装药 时 ， 中 心装 药 的 不耦 合 系数 取 多 大合
适， 还 没 有 学 者 进 行 研 究 ；同 时 ， 由 于 中心 装 药 与 中 心
管之 间存在 间隙 ， 中心装药 不可 避免 的会发 生偏 移 ， 这
经 过数值 模拟 分别 得 出云雾 的扩展 规律 和近场 的变 化
的氧反应 ， 发生爆炸 ， 形 成云雾爆 轰 ， 具有与 常规炸药 不
同的爆炸特性 ， 主要 应 用于航 空 炸 弹 、 火箭 弹 和导 弹 战 斗部 ， 作 战效 能显 著 ， 是 一 种低 成 本 、 多 效能 、 面毁 伤 的 新概念武器 ， 世 界各 国的学者对 此进行 了大量 的研 究 。 在 Ｆ Ａ Ｅ燃料 的抛散 方 面 ， 圣 ・ 路 易法 德研 究 所 的 Ｍ．Ｓ ａ ｍｉ ｒ ａ ｎ ｔ … 等人 利用 多种 测试 技术 ， 研 究 了燃料 的
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ ４ － ２ ９；修 回 日期 ： ２ ０ １ ４ ＿ ｏ ６ － ０ ４ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 资 助课 题 （ １ １ ３ ７ ２ ０ ４ ４ ） 作 者 简 介 ：史 远 通 （ １ ９ ８ ６ 一） ， 男， 硕士研究生 ， 主 要 从 事 武 器 系统 安 全 性 研 究 。ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｓ ｈ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ ｔ ｏ ｎ ｇ ｌ １ Ｏ ７ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｒ ｎ
绝热体系物质分解动力学及热爆炸参数计算方法
而，实验条件和结果的不确定性会给实验验证带来一定的难度。
02
复杂反应过程的模拟
物质分解动力学和热爆炸涉及复杂的化学反应过程，如何准确模拟这些
过程是一个挑战。需要发展更有效的反应动力学模型和计算方法。
03
高温高压条件的模拟
物质分解和热爆炸通常发生在高温高压条件下，如何模拟这些极端条件
下的物理和化学过程也是一个挑战。需要发展新的理论和实验方法来模
加强国际合作
国际合作可以促进学术交流和共享资源，有助于推动物质分解动力学和热爆炸领域的发展 。可以通过组织国际会议、共同发表论文等方式加强国际合作。
THANKS
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热爆炸的数学模型
热爆炸的数学描述
热爆炸现象可以用数学模型进行描述，通常采用热力学、流体力学和化学动力学等理论进行建模和分 析。
热爆炸的数学模型建立
根据物质分解动力学、能量传递和转化规律，结合实验数据和现象，建立热爆炸的数学模型，以预测 和预防热爆炸的发生。
热爆炸的物理模型
热爆炸的物理过程
热爆炸的物理过程包括燃烧反应、热量传递 、压力增长和冲击波形成等多个环节。
02
03
有限差分法
边界元法
通过将连续的时间和空间离散化 ，用差分方程近似描述物理系统 的演化过程。
通过将边界条件应用于求解域的 边界，减少求解域的大小，提高 计算效率。
理论分析方法
热力学分析
根据热力学原理，分析系统的热力学性质，如温度、 压力、体积等，从而得到系统的状态方程和热力学参 数。
化学动力学分析
拟这些过程。
研究建议
加强实验研究
为了更好地理解和掌握物质分解动力学和热爆炸的规律，需要加强实验研究。通过实验研 究，可以发现新的现象和规律，验证和改进计算模型。
固体火箭发动机内流场解析解与数值解_王革
2007年6月第28卷 第3期推 进 技 术J O U R N A LO FP R O P U L S I O NT E C H N O L O G YJ u n .2007V o l .28 N o .3固体火箭发动机内流场解析解与数值解＊王 革,方 磊,郜 冶,薛若军(哈尔滨工程大学航天工程系,黑龙江哈尔滨150001) 摘 要:对具有燃面减退的固体火箭发动机燃烧室头部的内流场进行了研究。
以二维轴对称流动的不可压N -S 方程为基础,介绍了解析方法,包括运用空间相似与时间相似原理简化N -S 方程以及运用摄动法求解高阶微分方程。
之后采用F L U E N T 软件中的动网格技术,对该问题进行了数值模拟。
主要研究了在不同的燃面减退速率及注入雷诺数下,燃烧室头部区域的速度场,压力场及剪应力的分布。
通过解析结果与数值结果的比较,发现两者基本吻合,增强了解析解的可信程度。
关键词:内流场+;渗透壁+;注入;燃面减退+中图分类号:V 435.11 文献标识码:A 文章编号:1001-4055(2007)03-0225-05 ＊ 收稿日期:2006-06-21;修订日期:2006-12-05。
作者简介:王 革(1966—),男,博士,教授,研究领域为火箭发动机内弹道及相关流场计算。
E -m a i l :w a n g g e @h r b e u .e d u .c nC o m p a r i s o no f a n a l y t i c a l a n dn u m e r i c a l s o l u t i o n s o f m e a nf l o wf i e l d s i ns o l i dr o c k e t m o t o r sW A N GG e ,F A N GL e i ,G A OY e ,X U ER u o -j u n(D e p t .o f A e r o s p a c e E n g i n e e r i n g ,H a r b i nE n g i n e e r i n g U n i v .,H a r b i n 150001,C h i n a )A b s t r a c t : T h e m e a n f l o wf i e l d s i nf o r e c o m b u s t i o nc h a m b e r o f s o l i dr o c k e t m o t o r s w i t hg r a i nr e g r e s s i o nw e r e s t u d i e d .B a s e d o ni n c o m p r e s s i b l e N -S e q u a t i o n o f t w o -d i m e n s i o n a l a x i s y m m e t r i c f l o w ,t h e a n a l y t i c a l m e t h o d ,w h i c h i n c l u d e s n o t o n l y s i m p l i f i e dN -Se q u a t i o n b y s p a t i a l s i m i l a r i t ya n dt e m p o r a l s i m i l a r i t yb u t a l s o s o l v i n gt h eh i g ho r d e r e q u a t i o nb y p e r t u r b a t i o n m e t h o d ,w a s i n t r o d u c e d .W i t ht h et e c h n o l o g y o f d y n a m i cm e s hi nF L U E N Ts o f t w a r e ,t h e m e a nf l o wf i e l d s w e r en u m e r i c a l l y s i m u l a t e db y s o l v i n g N -S e q u a t i o n .T h e v e l o c i t y f i e l d s ,p r e s s u r ef i e l d s a n ds h e a r s t r e s s d i s t r i b u t i o n s w e r em a i n l ys t u d i e d f o r d i f f e r e n t r a t e s o f w a l l r e g r e s s i o n a n d i n j e c t i o n R e y n o l d s n u m b e r .T h e f a c t t h a t n u m e r i c a l r e s u l t s a r e w e l l i n a g r e e m e n t w i t h t h e a n a l y t i c a l s o l u t i o n s g a i n s c o n f i d e n c e i n t h e a n a l y t i c a l a p p r o x i m a t i o n .K e yw o r d s : M e a n f l o wf i e l d s +;P o r o u s w a l l +;I n j e c t i o n ;Wa l l r e g r e s s i o n+1 引 言 对于固体火箭发动机燃烧室内流场的计算,传统的解析解通常忽略燃面移动效应。
《固体燃料燃烧过程》课件
基
旋转，增强一二次风的混合及相对运动，有利于燃烧。火焰
础
粗短，易烧窑皮。
及 （e）多风道喷嘴
设
备
多
媒
体
课
件
材 料 工 多风道煤粉燃烧器的原理：如图。 程 基 础 及 设 备
多 媒 体 课 件
材
料 三风道燃烧器的特点：
工
（1）内外净风出口速较大（70~150m/s），有利于提高煤粉的燃
程 烧速度和燃烬程度；
机械通风时更大。
材
料 工
3.4.3 喷燃燃烧
程
喷燃：把块煤磨成煤粉喷入窑炉内进行悬浮燃烧。
基
础
及
设
备
多
媒
回转窑内的
体
喷燃
课
优点：
件
燃烧速度快、燃烧效率高、燃烧温度高、煤耗低、调节方便。
材
料
3.4.3.1 煤粉的制备
工
程
煤粉制备设备
球磨机
基
立式磨
础
及
设
备
多
媒
球磨机
HRM立式磨
体
比较：
课
（1）球磨的结构简单、操作可靠、对煤种的适应性好；
多
在燃料层中，发生氧化放热反应：
媒
体
C + O2 ─→ CO2 + 热量
课 件
2C + O2 ─→ 2CO +热量
2CO + O2 ─→ 2CO2 + 热量
材
料
工
直火式层燃的特点 ：
程 基
（1）燃料层薄 烟煤——100～200mm 燃料层温度高 无烟煤——60～150mm >1300℃