[發明專利]一種混合炸藥爆轟參數計算方法

有效

• 申請號: 202110762750.2
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113593650B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 賈憲振;馮偉;劉瑞鵬;王曉峰;張遠波;嚴蕊
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/10;G16C20/80;G16C20/90
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王孝明

1.一種混合炸藥爆轟參數計算方法，該方法使用BKW狀態方程和Cowan狀態方程對混合炸藥爆轟性能參數進行數值計算，其特征在于，該方法包括以下計算步驟：

步驟100，數據輸入文件編輯：

通過運行輔助程序根據頁面提示構造數據輸入文件，或者，使用文本編輯工具根據計算要求構造數據輸入文件，包括以下步驟：

步驟110，通用計算模型參數編輯：

選中并激活進行CJ狀態計算、Hugoniot關系計算、和絕熱等熵膨脹計算的計算參數選項；

步驟120，輸入BKW狀態方程參數：

BKW狀態方程表示形式如式1所示：

x的表達式如式2所示：

式1和式2中：

p為混合炸藥爆轟產物的壓強；

T為混合炸藥爆轟產物的溫度；

V_g為混合炸藥爆轟產物氣相組分的體積；

R為普適氣體常數；

x_i為第i種爆轟產物氣相組分的摩爾分數；

k_i為第i種爆轟產物氣相組分的幾何余容；

α、β、θ和κ均為BKW狀態方程參數；

步驟130，輸入環境初始狀態參數：

環境初始狀態參數包括初始溫度T₀和初始壓強p₀；

步驟140，混合炸藥構成參數編輯：

輸入混合炸藥初始密度，輸入混合炸藥的化學元素構成，輸入混合炸藥爆轟產物組分含量，根據爆轟產物組分含量的化學元素構成和質量比例分數折合計算出每種化學元素的摩爾含量，輸入爆轟產物組分的熱力學狀態方程參數；

步驟200，爆轟參數計算：

爆轟參數計算包括以下步驟：

步驟210，爆轟產物氣相組分自由能的計算：

爆轟產物氣相組分自由能的計算表達式如式3所示：

式3中：

μ_g為爆轟產物氣相組分的化學勢；

G為爆轟產物組分的吉布斯自由能；

ΔH⁰_f為爆轟產物組分的生成焓；

下標i表示第i種氣相組分；

步驟220，爆轟產物凝聚相組分自由能的計算：

爆轟產物凝聚相組分自由能的計算表達式如式4和式5所示：

p＝p₁(V_s)+a(V_s)T+b(V_s)T²?????????????????????式4；

式4和式5中：

p₁、a和b均為Cowan狀態方程參數；

V_s為爆轟產物凝聚相組分的體積；

μ_s為爆轟產物凝聚相組分的化學勢；

下標s表示凝聚相組分；

上標0表示初始狀態；

步驟230，爆轟產物組分含量的計算：

根據化學平衡自由能最小原理，化學元素原子數守恒原理和爆轟產物質量守恒原理，計算表達式如式6所示：

式6中：

x_T為當前計算步時爆轟產物組分的總含量，

y_i為下一個計算步時第i種氣相爆轟產物的摩爾分數；

y_T為下一個計算步時爆轟產物組分的總含量，

λ_k為第k種化學元素的拉格朗日乘子；

α_ik為系數矩陣，表示第i種爆轟產物中第k種元素的原子數；

b_k為混合炸藥中第k種元素的原子數含量；

步驟240，爆轟產物CJ狀態的計算：

計算表達式如式7和式8所示：

式7和式8中：

D_CJ為CJ狀態下的爆速；

p_CJ為CJ狀態下的壓強；

V_CJ為CJ狀態下的體積；

偏導數符號下標S表示等熵狀態；

V₀為初始體積；

步驟250，爆轟產物Hugoniot關系的計算：

計算表達式如式9所示：

式9中：

e為爆轟產物總能量；

e₀為初始能量；

步驟260，計算爆轟產物絕熱等熵膨脹過程：

計算表達式如式10所示：

S_Total-S_CJ＝0??????????式10；

式10中：

S_Total為膨脹過程中的總熵；

S_CJ為CJ狀態下的熵；

步驟300，計算結果可視化：

混合炸藥爆轟產物CJ狀態、Hugoniot關系和絕熱等熵膨脹的圖形化顯示。