摘要钝感火药由于能够调整火炮膛内火药燃气的生成速率而一直倍受人们的关注，为了研究钝感火药点火及其燃烧特性。根据钝感火药的点火和燃烧过程，本文建立了钝感火药颗粒的一文非稳态传热模型和非稳态定容燃烧模型，对于一文非稳态传热过程，采用了中心差分法数值模拟计算火药颗粒在弧厚方向上的温度分布和变化；对于火药定容燃烧过程，采用了经典的龙格库塔法数值模拟计算。数值计算结果表明，在火药的传热过程中，最外层火药的温度上升得最快，沿着弧厚增加方向，温度上升得越缓慢；在分析钝感火药燃烧特性中，火药的钝感层越厚和钝感浓度越大，得到的燃气压力曲线上升得就越平缓。说明了火药钝感化后能延长火药的燃烧时间和调整燃气释放规律，这对提高弹丸初速和改善内弹道特性有很大的指导性意义。31423
毕业论文关键词 火药 钝感 燃烧 数值计算
Title Study on the Ignition and Combustion Characteristic ofDeterred Propellant
Abstract Deterred propellant in being able to adjust the fire the propellant gas generationrate and the attentions of the people, in order to study the ignition and combustioncharacteristics of deterred propellant. According to the ignition and combustionprocess of the deterred propellant, deterred propellant particles is presentedin this paper a one-dimensional unsteady heat transfer model and the unsteadyconstant volume combustion model, the one-dimensional unsteady heat transferprocess, the central difference method is used to numerical simulation ofpropellant particles at arc temperature distribution in the thickness directionand change. For propellant constant volume combustion process, adopt the classicrunge kutta method of numerical simulation. Numerical results show that in theprocess of the heat transfer of propellant, the outermost layer is the fastestthe temperature rise of propellant, along the direction of arc thickness increase,the more slow temperature rise. Based on the analysis of combustion characteristicsof deterred propellant,propellant deterring layer is thick and insensitiveconcentration, the greater the gas pressure curve of rise far more gentle.Deterring the propellant after blunt influence can prolong the burning time andadjust the gas release regularity of propellant, this to improve muzzle velocityand improve the internal ballistic properties have great guiding significance.
Keywords Propellant Deterred Combustion Numerical Calculation
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究状况 3
1.2.1 国内研究状况 3
1.2.2 国外研究状况 4
1.3 论文主要研究内容 4
2 火药传热和点火燃烧模型 6
2.1 物理模型 6
2.2 火药颗粒非稳态传热的数学模型 6
2.2.1 基本假设 6
2.2.2 一文非稳态传热 6
2.2.3 边界条件和初始条件 7
3 火药颗粒点火过程的数值求解 9
3.1 基本思想 9
3.2 一文非稳态传热模型的数值解法 9
3.2.1 时间-空间区域的离散化 9
3.2.2 火药传热模型的数值解法 10
3.2.3 模拟计算结果与分析 12
4 钝感火药定容燃烧 15
4.1 火药燃气状态方程 15
4.2 火药燃烧规律 17
4.2.1 火药的几何燃烧规律 17
4.2.2 火药气体生成速率 18
4.2.3 火药的形状函数 19
4.2.4 火药钝感与燃速的关系 20
5 钝感火药燃烧过程数值计算 21
5.1 求解方法 21
5.2 计算结果 23
5.2.1 火药钝感化对火药燃烧特性的影响分析 24
5.2.2 火药钝感化对火药燃气压力的影响分析 24
5.3 总结 31
结论 32
致谢 33
参考文献34
1 绪论1.1 研究背景及意义本论文主要研究的内容是钝感火药的点火及燃烧特性，首先，我们先来了解一下钝感火药的概念：所谓的钝感火药，并不是像包覆药那样[1]，包覆药由基体与包覆层两部分组成，药粒外侧面用不燃或缓燃组分包覆起来，仅留内孔增面燃烧，包覆层在药粒整个燃烧过程中都起着阻燃作用，因为包覆药由两部分组成，因此应分别建立基体与包覆层的形状函数。 钝感火药是用樟脑的酒精溶液喷淋在药粒的表面，樟脑随酒精渗入药粒内部，形成钝感层，从外到里按一定浓度梯度递减分布，达一定深度时为零。樟脑是缺氧物质，能量很低，它的加入使药体燃速减慢， 含量越大下降越多。 这样， 单体药在整个燃烧过程中燃速是逐步加快的，火药燃气所导致的压力上升也就是比较平缓。我国常用樟脑做钝化剂，美国等一些西方国家常用二硝基甲苯、中定剂、酞酸二丁酯等做钝化剂。因为钝感火药只是火药钝感层的化学组成成分发生了一点变化， 在计算时火药的形状函数是不变的，改变的只是火药的燃速系数，钝感层的燃烧系数要相对小一些，当然这和钝感剂的浓度有关，火药的钝感浓度越大，其燃速系数和未钝感的火药相比就要小一些，当火药的钝感层燃烧完以后，才来燃烧未钝感的火药，此时火药的燃速系数又与原来的值一样了[2]。在明白了钝感火药的概念之后，我们来了解一下钝感火药的装药技术：钝感火药装药技术是利用钝感剂来改变火药的化学成分，化学成分改变，则火药的燃烧特性就改变了，则火炮弹道性能也得到了改变，这就是钝感火药的装药技术。由于钝感过程中是将钝感剂从药粒的表面渗透到药粒的内部[3]，因此钝感剂在药粒内部分布的浓度是不均匀的，各层断面的燃烧特性也是不一样的。大量的实验证明，采用钝感火药可以有效的控制火炮射击起始段火药燃气的生成速率，减弱压力波形成的条件，使燃烧过程中的最大膛压降低，又膛内的压力上升曲线就变得平缓一些，这样就可以提高弹丸的出炮口速度。由于钝感火药的燃烧规律和一般火药的燃烧规律是不太相同的，在内弹道理论分析与计算中，对钝感火药的处理的方法也是相当的复杂的。 钝感火药点火及燃烧特性研究:http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_27586.html