• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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玻璃纤维增强型复合材料圆筒高温高压动态冲击断口形貌分析
王加刚, 余永刚, 周良梁, 曹韩学, 刘溪
2017, 37(6): 1107-1112. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-1107-06
为了探究埋头弹火炮所用的玻璃纤维增强型(GFR)复合材料药筒在高温高压瞬态冲击条件下的结构强度,分别开展了圆筒静态整体拉伸和动态高温高压冲击实验,从拉伸/瞬态超高压破坏试样断口部分截取断口样品,在扫描电子显微镜下观察断口形貌,得到GFR复合材料在两种不同受力情况下的失效模式。结果表明:室温整体单轴拉伸断裂时,GFR复合材料的断面与轴线夹角接近45°, 失效模式为环氧树脂基体破坏和纤维拔出;在高压瞬态冲击作用下,试样主要失效模式为纤维的脆性断裂,同时由于火药燃烧产生的高温燃气使部分环氧树脂基体碳化,纤维与基体界面结合力降低,少数纤维熔融或软化附着在断口上,部分软化的纤维因瞬态超高压被拉细。
关键词: 玻璃纤维, 复合材料, 非金属药筒, 瞬态冲击, 断口形貌
考虑自然对流的某固体火箭发动机慢速烤燃特性数值分析
叶青, 余永刚
2019, 39(6): 062101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0163
针对某高氯酸铵/端羟基聚丁二烯(AP/HTPB)推进剂固体火箭发动机,采用两步总包反应描述AP/HTPB的烤燃过程,建立了考虑发动机空腔自然对流的二维轴对称烤燃模型,对加热速率分别为3.6、7.2和10.8 K/h时火箭发动机的慢速烤燃行为进行了数值预测,研究了该火箭发动机的热安全性问题。结果表明,固体火箭发动机空腔内的自然对流对AP/HTPB推进剂的着火温度、着火延迟期和着火位置有一定影响,在热安全性精确分析中不可忽略。3种加热速率下,AP/HTPB推进剂的最初着火位置均出现在药柱肩部的环形区域内,3种加热速率对应的着火延迟期、着火温度及着火时壳体温度分别为30.71、20.06、18.68 h,526.52、528.10、530.64 K,和479.56、496.82、508.77 K。随着加热速率的增大,烤燃响应区域向推进剂与绝热层交界处移动,着火位置的二维截面由椭圆形变为半椭圆形。
关键词: 慢速烤燃, 固体火箭发动机, AP/HTPB, 加热速率
圆柱形充液室中4股贴壁燃气射流扩展特性的实验研究
胡志涛, 余永刚
2016, 36(4): 465-471. doi: 10.11883/1001-1455(2016)04-0465-07
为了探索高温高压周向均布4股贴壁燃气射流在受限空间中的扩展特性,设计了贴壁燃气射流在圆柱形充液室内扩展的实验装置,借助数字高速录像系统,观察了4股贴壁燃气射流在充液室中的扩展过程,发现由Kelvin-Helmholtz不稳定性引起的表面不规则一直存在于整个射流扩展过程;通过处理拍摄记录的射流扩展序列图,获得不同时刻射流扩展的轴向和径向位移; 对比了不同破膜喷射压力和喷孔结构参数对4股贴壁燃气射流扩展过程的影响。实验结果表明:喷孔面积越大,贴壁射流初期轴向扩展速度越大,但由于径向扩展达到交汇的时间较早,湍流掺混和干涉强烈,衰减也越快;破膜喷射压力越高,射流径向扩展到达交汇的时间越短; 破膜喷射压力从12 MPa升高到20 MPa,射流轴向扩展速度大幅增加,气液湍流掺混效应增强。
关键词: 流体力学, 扩展特性, 湍流掺混, 燃气射流, 气液相互作用
冲击起爆弹丸内装药延迟起爆数值模拟
章猛华, 王鹏新, 余永刚, 阮文俊, 王健, 宁惠君
2016, 36(5): 728-733. doi: 10.11883/1001-1455(2016)05-0728-06
对穿爆燃弹的穿靶及释能过程进行数值模拟,解释了SPH-FEM耦合方法在模拟冲击起爆过程的优越性。通过对不同弹芯头部形状、直径及材料的对比分析,得到了不同工况下装药热点成长的压力-时间曲线,计算结果表明:在弹芯直径不变的情况下,弹芯头部直角尖刺越短,装药的热点成长时间越短;在头部尖刺长度不变的情况下,减小弹芯直径,热点生成时间也缩短;选用钢弹芯比钨合金弹芯有一定靶后释能优势。模拟穿靶效果与真实穿靶效果符合较好,这种方法可以为穿爆类弹丸设计提供依据。
关键词: 爆炸力学, 冲击起爆, 耦合算法, 穿爆燃弹, 光滑粒子
不同升温速率下AP/HTPB底排装置慢速烤燃的数值模拟
李文凤, 余永刚, 叶锐, 杨后文
2017, 37(1): 46-52. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0046-07
为研究在不同升温速率下高氯酸铵(ammonium perchlorate, AP)/端羟基聚丁二烯(tydroxyl-terminated polybutadiene, HTPB)底排装置的慢速烤燃特性,建立AP/HTPB底排推进剂二维轴对称非稳态传热模型和两步化学动力学反应模型。在不同升温速率下,分析底排装置的慢速烤燃响应特性。计算结果表明:在慢速烤燃的条件下,烤燃响应点发生在底排药柱与空气腔的接触面左侧,升温速率对底排药柱的着火延迟时间和烤燃响应点位置有较大影响。随着升温速率的提高,着火延迟时间变短,烤燃响应点向中心侧移动。升温速率对烤燃响应点的着火温度影响较小。
关键词: 爆炸力学, 升温速率, 慢速烤燃, 底排装置, AP/HTPB