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    (4)如果炸药和壳体的参数为常数,则在反应过程中保持不变。
     炸药的热反应和热传导遵循Frank-Kamenetskii方程: 
    (2.1)
    上式的物理含义为:左边为单位时间内单位体积炸升高温度所要求的热量,右边第一项为热传导流入或流出的热量,第二项为单位时间内单位体积炸药热分解反应释放的能量,用Arrhenius方程表示为:
     (2.2)
    上两式中: 为反应物的密度(kg/m3), 为比热容(J/kgK), 为热导率(J/mKs), 为反应分数,Q为反应热(J/kg),A为指前因子(1/s),E为活化能(J/mol),R为气体常数(J/molK)。
    本文所用氧化沥青参数取自文献[22],T-09材料参数来自53所调研资料.
    2.2.3  用Gambit建立模型划分网格
    研究对象是圆筒状战斗部,外层是壳体,内层是炸药,中间加隔热层,用端盖加以密封。
    (1)建立模型
    (2)划分网格
    (3)边界条件类型的制定
    (4)输出Mesh文件
    2.2.4 用Fluent求解器求解
    (1)选择算法和参数
    本模型是三文问题,选择三文单精度求解器即可。
    (2)网格的相关操作
     ①读入网格文件。
     ②检查网格文件。
     ③设置计算区域尺寸。
     ④Reorder 网格
    (3)选择计算模型
     ①基本求解器的定义。选择Solver下的Pressure Based压力基求解器;选择Formulation下的Implicit隐示格式,选择Time下的Unsteady非定常。
     ②湍流模型的选择
     ③启动能量方程。因为本模型主要计算传热,必须要启动能量方程。
    (4)定义材料的物理参数
    需要定义壳体以及炸药的材料属性。设定密度(Density)、比热容(Cp)和导热系数(Thermal Conductivity)三个参数。
    (5)操作环境的设置
    课题研究在一个大气压下进行,重力对模型没有影响,保持默认设置。
    (6)导入UDF
    选择C文件载入UDF程序。
    (7)边界环境的设置
     ①设置壳体边界条件。
     ②设置炸药边界条件
     ③设置外壁边界条件
     ④设置内壁边界条件
     ⑤设置隔热层边界条件
    (8)迭代计算
     ①求解控制参数的设置。保持默认设置即可。
     ②初始化。
     ③设置迭代频率。
     ④保存Case和Date文件。
     ⑤打开残差监视器。
     ⑥进行迭代求解。
     ⑦迭代结束。观察到残差监视窗口中能量曲线瞬间增大时表明炸药爆炸,迭代结束。
     ⑧显示烤燃结果。
    3 战斗部的烤燃响应
    3.1无隔热层时战斗部的烤燃响应
    3.1.1无隔热层时战斗部在不同升温速率下的烤燃时间  
    1 ℃/min    点火时间19169s             2 ℃/min   点火时间9915s   
       10 ℃/min    点火时间2133s             50 ℃/min    点火时间453s
        100 ℃/min    点火时间233s
    图3.1  战斗部在不同升温速率下烤燃温度分布图
    从图3.1可以看出,炸药的点火位置随着升温速率的提高改变。升温速率为1 ℃/min 时,炸药的点火时间为19169s,点火位置在药柱两端的中心;升温速率为2 ℃/min 时,炸药的点火时间为9915s,点火位置向药柱两端的边缘移动;升温速率为10 ℃/min 时,炸药的点火时间为2133s,点火位置在药柱两端边缘;升温速率为50 ℃/min、100 ℃/min 时,点火时间分别为453s、233s,点火位置在药柱整个外边缘。从中可以看出,炸药的点火位置变化规律符合理论分析。
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