散心爆轰数值模拟中人为粘性和空间步长的匹配关系

摘要

本文讨论了散心爆轰中爆速与波面半径之间的关系，分析了散心爆轰波的不定常性。 在爆轰的数值模拟中，对炸药化学反应区可以有不同的化学反应率形式，急剧变化的过渡区又可引入不同的人为粘性表达式q。由于选用的化学反应率和人为粘性的表达式不同，在反应区就可以得到不同的图像，即使应用同一反应率和人为粘性，由于计算条件(网格大小、人为粘性系数)的不同，也可能得到不同的数值模拟结果。 本文采用Lee-Tarver反应率和JWL状态方程，数值模拟了球面散心爆轰波，分析了网格尺寸和人为粘性对计算结果的影响。分别应用平面近似法和积分方法推导出在散心爆轰的数值模拟中，人为粘性系数和空间步长之间的匹配关系。分析了反应区宽度和波面曲率对匹配关系的影响，计算了炸药PBX-9404的散心爆轰过程，结果表明，利用本文所给出的人为粘性系数与空间步长之间的匹配关系，可以得到符合散心爆轰波特性的结果。 另外，人为粘性系数和空间步长之间的匹配关系还取决于状态方程和反应率函数的具体形式及其参数。本文推导了基于多方指数型状态方程和ForestFire反应率函数的人为粘性系数和空间步长之间的匹配关系。

目录

文摘

英文文摘

独创性声及学位论文版权使用授权书

第一章引言

§1.1爆轰理论的发展

§1.2爆轰数值模拟的发展

§1.3散心爆轰的研究现状

§1.4散心爆轰波的不定常性质

第二章基本方程和差分格式

§2.1一维流体力学控制方程组

§2.2差分格式

§2.3状态方程

2.3.1多方指数型状态方程

2.3.2JWL状态方程

§2.4化学反应率函数

2.4.1 Lee—Tarver反应率

2.4.2 Forest Fire反应率

第三章空间网格和人为粘性对散心爆轰波计算结果的影响

§3.1空间网格大小对球面散心爆轰波计算结果的影响

§3.2人为粘性系数对球面散心爆轰波计算结果的影响

§3.3本章小结

第四章用平面近似法求解散心爆轰中人为粘性和空间步长的匹配关系

§4.1散心爆轰中反应度F和密度比之间的关系

§4.2人为粘性与空间步长的匹配关系

§4.3平面一维爆轰波的数值模拟

§4.4球面一维散心爆轰波的数值模拟

第五章应用积分方法求散心爆轰波中人为粘性和空间网格的匹配关系

§5.1散心爆轰中反应度F和密度比之间的关系

§5.2人为粘性与空间步长的匹配关系

§5.3算例

§5.4基于多方指数型状态方程和Forest Fire反应率函数的人为粘性和空间网格之间的匹配关系

第六章柱面散心爆轰中人为粘性和空间网格的匹配关系

§6.1柱面散心爆轰中反应度F和密度比之间的关系

§6.2人为粘性与空间步长的匹配关系

§6.3算例

第七章总结

致谢

参考文献