《火炸藥燃燒與爆轟物理學》為“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目、國家出版基金項目“火炸藥理論與技術(shù)叢書”分冊。 《火炸藥燃燒與爆轟物理學》從反應(yīng)流體動力學理論出發(fā)對火炸藥的能量釋放過程的本質(zhì)屬性與變化規(guī)律進行描述,系統(tǒng)介紹了火炸藥燃燒爆轟流動系統(tǒng)基礎(chǔ)理論;從帶有化學反應(yīng)的燃燒爆炸流動系統(tǒng)出發(fā),對預(yù)混氣燃燒、氣體爆轟沖擊、火藥燃燒:炸藥爆轟的化學反應(yīng)流動進行系統(tǒng)闡述,對理解燃燒爆轟理論必須掌握的有關(guān)熱力學、化學動力學、反應(yīng)流體動力學和氣體分子輸運性質(zhì)等方面的知識做了比較實用的概述。 《火炸藥燃燒與爆轟物理學》可作為高等院;鹫ㄋ、彈藥工程、特種能源等相關(guān)專業(yè)的教材或參考書,也可作為火炸藥及相關(guān)領(lǐng)域科研人員的參考讀物。
火炸藥作為武器發(fā)射、推進、毀傷的動力和能源,是武器裝備不可替代的技術(shù)和產(chǎn)品;鹫ㄋ幫ㄟ^燃燒爆轟化學反應(yīng)釋放能量,是一種物理和化學的綜合高速變化過程,這兩種過程緊密相關(guān),相互影響,相互制約。從物理觀點看燃燒爆轟過程總伴隨著物質(zhì)的流動,可能是均相流也可能是多相流,可能是層流也可能是湍流。同時,燃燒爆轟過程大都會產(chǎn)生多種物質(zhì)的不均勻場,特別是對于火炸藥的燃燒爆轟,由于組分多樣,多種反應(yīng)產(chǎn)物形成不均勻的物質(zhì)場,因而伴隨著不同物質(zhì)間的混合、擴散和相變,由于多種反應(yīng)熱效應(yīng)的不同,還產(chǎn)生了不均勻的溫度場,形成溫度梯度,因而還伴隨著能量的傳遞。目前有關(guān)凝聚相體系燃燒爆轟過程的研究由于實驗相對復雜,并且缺乏反應(yīng)機理的合適描述,成為國防科研領(lǐng)域的難點之一。許多研究團隊在凝聚相體系的燃燒爆轟機理方面開展了卓有成效的研究工作,其研究的動力主要來源于燃燒爆轟過程可將火炸藥所儲存的能量通過不同的技術(shù)手段轉(zhuǎn)換為可供實際使用的能量,深入理解掌握火炸藥的燃燒爆轟控制規(guī)律,使火炸藥在不同應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮其最大效能。
《火炸藥燃燒與爆轟物理學》從反應(yīng)流體動力學理論出發(fā)對火炸藥的能量釋放過程的本質(zhì)屬性與變化規(guī)律進行描述,系統(tǒng)介紹了火炸藥燃燒與爆轟流動系統(tǒng)基礎(chǔ)理論;鹫ㄋ幦紵Z涉及化學反應(yīng)動力學(燃燒、起爆、爆轟),流體力學(層流流動、湍流流動、層流燃燒、湍流燃燒、多相混合),傳熱學,熱力學等。本書力求比較系統(tǒng)地反映國內(nèi)外火炸藥燃燒爆轟物理基礎(chǔ)理論知識,對數(shù)學公式盡量避免繁瑣的推導。通過對其本質(zhì)屬性與變化規(guī)律進行描述與表達,著重介紹火炸藥燃燒爆轟的基本概念、基本方法、基本物理學理論。第1章闡述了燃燒爆轟的基本概念以及熱力學反應(yīng)動力學基礎(chǔ);第2章概述了帶有化學反應(yīng)的燃燒爆轟流動系統(tǒng)的基本守恒方程組;第3章從預(yù)混氣體化學反應(yīng)流動方面研究系統(tǒng)著火與燃燒理論;第4章討論沖擊波和爆轟波的流體動力學理論;第5章和第6章分別描述了火藥燃燒理論和炸藥的爆轟理論;第7章闡述了化學反應(yīng)流體動力學方程組的數(shù)值解法與算例。在本書的編寫中參閱了一系列國內(nèi)外學者的研究文獻,書中許多內(nèi)容大都散見于列舉的參考文獻之中。馬中亮、賀增弟、何利明參與了本書的編寫和校對工作,但參加本書編寫的作者是一支相對年輕的團隊,實踐經(jīng)驗和理論功底都有相當大的欠缺和不足,加之火炸藥燃燒爆轟基礎(chǔ)理論研究難度大,因此本書不可避免會出現(xiàn)錯誤和不足,望讀者批評指正。
第1章 緒論
1.1 燃燒爆轟基本概念
1.1.1 火炸藥化學變化形式
1.1 2火藥燃燒
1.1 3炸藥爆轟
1.1.4 燃燒與爆轟的特點
1.2 燃燒爆轟的化學動力學基礎(chǔ)
1.2.1 化學反應(yīng)速率
1.2.2 基元反應(yīng)模型
1.2.3 熱化學定律
1.3 燃燒爆轟的熱力學基礎(chǔ)
1.3.1 熱力學第一定律
1.3.2 熱力學第二定律
1.4 燃燒爆轟的研究內(nèi)容和研究方法
參考文獻
第2章 燃燒爆轟的物理學基礎(chǔ)
2.1 流動過程與流動特性
2.2 組分基本關(guān)系式
2.2.1 多組分系統(tǒng)的基本關(guān)系式
2.2 2多組分系統(tǒng)熱力學關(guān)系式
2.3 輸運定律
2.3.1 牛頓黏性定律
2.3.2 熱量的傳遞
2.3.3 菲克擴散定律
2.3.4 輸運過程的分子特性
2.3.5 無量綱綜合準數(shù)
2.4 守恒方程
2.4.1 連續(xù)方程
2.4.2 擴散方程
2.4.3 動量方程
2.4.4 能量方程
2.4.5 三維守恒方程組
2.5 多組分有反應(yīng)流動中相似準則
參考文獻
第3章 預(yù)混氣體著火與燃燒
3.1 反應(yīng)系統(tǒng)中的臨界現(xiàn)象
3.1.1 概述
3.1.2 著火條件
3.1.3 非穩(wěn)態(tài)分析法
3.1.4 著火感應(yīng)期
3.1.5 穩(wěn)態(tài)分析法
3.2 層流燃燒與湍流燃燒
3.2.1 層流火焰的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及傳播機理
3.2.2 層流火焰?zhèn)鞑シ匠?/span>
3.2.3 湍流燃燒及湍流火焰的物理描述
3.2.4 非均勻湍流場的數(shù)學模型及雷諾應(yīng)力的處理方法
3.3 擴散燃燒
3.4 揮發(fā)性炸藥的燃燒理論
3.5 燃燒一爆轟轉(zhuǎn)變及滯后爆轟轉(zhuǎn)變現(xiàn)象
參考文獻
……
第4章 氣相爆轟理論
第5章 火藥的燃燒
第6章 凝聚炸藥爆轟
第7章 化學反應(yīng)流方程組的數(shù)值解法