1.2研究现状

1.3现有研究存在问题或不足

在含铝炸药爆炸中,由于存在铝参加反应这一特殊现象,而铝的氧化反应又同炸药组分、约束条件、铝颗粒形状和尺寸、爆轰产物的温度和化学组分等多种因素有关,这就增加了正确认识含铝炸药反应机理的困难。

爆轰过程的基本理论是CJ模型以及ZND模型，对爆轰科学的发展中起了极大的推动作用。然而百年人们一直怀疑它的真实性，近年来争论仍在继续。R．Cheret认为，CJ理论提出后的一百年是处在真实和神话之间的一个世纪，有必要进行重新改写[21]；著名爆轰学者J．Kamlet在告别学术生涯时说，爆轰科学是由好的实验证据、大量错误信息、真伪不明的报导，以及轶事组成的杂烩[22]；C．O．Leiber赞同Kalmet的意见，认为本质上讲爆轰理论是错误的[23]。李银成认为，用有统计力学基础的物态方程所作的检验表明，爆轰的ZND模型是成立的[24.25]；W．C．Davis认为，爆轰科学尚未达到成熟[19]。大多数学者认为，经典爆轰理论在一定程度上反映了客观存在，虽然能满足工程计算的需要，但也还需要作进一步的完善[26]。

1.4本论文工作

熟悉两相爆轰理论及数值计算基础知识；熟悉导爆管传爆特性及现有适用的波阵面炸药反应模型；选取一种以上的炸药反应模型进行修正；掌握爆炸数值计算工作的基本思路，能对反应模型及计算过程进行合理修正。

2两相爆轰理论及数值计算

2.1两相爆轰理论

实验表明，无论是气相爆轰还是两相爆轰，其波阵面皆不平整，具有三维网状胞格结构。爆轰波是以当激波在凝聚态燃料(包括固态粉尘和颗粒)和气相氧化剂组成的悬浮流中传播时，激波后高温气流加热颗粒燃料，经一段诱导期后使之点火燃烧。如果释放的热足于支持激波稳定传播，这种自持的带化学反应的两相激波称为两相爆轰波[27]。非均质的两相爆轰在工业生产中造成严重灾害。如棉纺厂中织物纤维产生的爆炸，粮食加工厂中淀粉尘产生的爆炸，金属颗粒加工厂产生的金属粉尘爆炸等。文献综述

有时候也有人为形成这种非均质的两相系统并点火形成爆轰，利用燃料与空气反应释放出的巨大能量，如燃料空气炸弹利用装药，将其周围的可燃、易挥发的液体(或液体/粉尘混合物)燃料较均匀地抛洒到一定的空间范围，液体雾粒或粉尘与空气充分混合，形成爆炸性多相混合物系统，称为燃料一空气炸药，可在二次点火冲击波作用下发生大范围的云雾爆轰。

大量横波相互碰撞形成新的强爆轰源点和新的横波，使波阵面能量释放呈周期性变化，维持其传播，阵面强度是周期脉动的。爆轰波的三维结构非常复杂，尚无适当的理论模型。通常使用的爆轰波模型为一维ZND模型，该模型假定爆轰波由前导激波和反应区构成，前导激波压缩含能材料引发化学反应，使其释放出能量，转变为爆轰产物，反应区止于CJ面，CJ面上爆轰产物相对于波阵面的速度等于其当地声速。即使基于ZND模型，两相爆轰仍是复杂的问题，因为它需要考虑两相间的相互作用，液滴的破碎雾化，颗粒的非均相燃烧等复杂的物理化学过程，对其研究还远远少于气体爆轰的研究，因此两相爆轰成为力学工作者面临的富有挑战性的问题。

两相爆轰的理论研究比气相爆轰难。许多研究者已经研究两相爆轰，试图理解认识它的复杂性。两相爆轰波的复杂性是由于两相相互作用引起的。颗粒在激波后的高速气流作用下加速，由于对流热传导升温。液滴由于气流的作用而变形，被剥离形成小的液滴，蒸发成燃料蒸气，与氧发生化学反应释放出化学能，支持爆轰波阵面的激波运动，形成自持的爆轰波。固体颗粒由于温度升高，达到点火点后，颗粒发生燃烧，释放出化学能，支持爆轰波的传播。因此两相爆轰波中涉及气体与颗粒相之间的相互作用，颗粒的燃烧等物理和化学过程。