AUTODYN密闭空间内含铝炸药爆炸场热效应数值模拟(2)
1.1 课题背景及意义
近年来，随着战争方式、规模的逐渐改变及作战武器的多元化，战斗部的装药种类也在不断改进与发展。目前，用于对付地下或野战工事、建筑物和坑道等密闭或半密闭目标的温压武器正日益受到世界各国的高度重视，被人们誉为“常规武器中的核武器”。温压武器主要以温压炸药为爆源，而温压炸药又主要利用温度和压力效应产生毁伤效果，故也被称为“热压”(Heat and Pressure)炸药。在温压炸药中，由于添加了铝、硼、硅、钛、镁、锆等物质粉末，引爆时含有这些氧化剂的固体药剂会呈颗粒状在空中散开，产生剧烈燃烧，形成巨大火球，向四周辐射大量热量，温度会在极短时间内由数百摄氏度急剧升高至上千摄氏度，且持续作用时间是同量级凝聚炸药的数个数量级，可对目标形成大面积热毁伤，一般的普通炸药将难以比拟。尽管温压炸药具有强大的热毁伤效力，但目前在弹药毁伤的研究领域，研究其在爆炸瞬间产生冲击波和破片毁伤作用与机理的资料较多，而对热作用的研究资料则相对较少，为了更好地提高温压炸药的爆炸威力，更加全面地了解评价温压炸药的毁伤效力，对其爆炸所形成的温度场进行研究显得尤为重要。
要对温压炸药爆炸所形成的温度场进行研究，所涉及的内容不仅包括爆炸力学的基本知识，还涉及爆轰机理，反应流理论，材料模型等等现在一直比较活跃和前沿的课题。炸药爆炸反应剧烈、反应温度高、反应速度快、瞬态温度变化大，仅靠普通的温度传感器难以捕捉快速变化的温度信号；另外，由于炸药爆炸会产生强烈的破坏效应，其测量装置的稳定性与可靠性选择也显得非常重要。针对这一问题，为了评估温压武器的毁伤效应，用数值模拟的方法对温压爆炸火球温度及热辐射效应进行计算预测实验结果，减少实验次数，对其效应全面评估提供理论依据。
当前受到国内外广泛关注的温压武器(Thermal-Baric Weapon)是云爆武器的新一代产品。温压武器主要利用温压炸药(Thermal-Baric Explosive，简称TBX)爆炸所产生的爆炸波和持续的高温火球对作用目标进行毁伤。温压炸药的热效应和纵火效应远高于常规高能炸药，因此，温压武器的热效应研究具有重要意义。
尽管目前其理论还不够完善，但在已有的应用实践中已表现出了极好的发展前景。对于高效温压弹、新型炸药，新型武器的研制以及火工品，爆破器材的设计和制造有重要的促进作用，因此有很好的应用前景。
1.2 国内外研究概况
2 爆炸容器和AUTODYN软件简介
2.1 爆炸容器
2.1.1 爆炸容器发展概况
爆炸容器是一种潜在危险的限域装置，它能限制爆炸冲击波和产物的作用范围，对试验人员和设备实现有效的近距离保护，方便对爆炸和爆轰过程进行观察和测试，回收试验产物，防止环境污染等。在国防军事部门，爆炸容器主要用于爆炸试验、核武器和化学武器的储存和转移、过期武器弹药的销毁、放射性和有毒废弃物引起的环境污染的防治；在爆炸加工领域，爆炸容器是爆炸焊接、爆炸压实、爆炸成形和爆炸法制备纳米级材料等生产过程所必需的防护设备；在公共安全方面，为防止恐怖分子携带或邮寄的可疑爆炸物品危害社会安全，公安局和车站、机场等公共场所需要用爆炸容器紧急处理可疑爆炸物品。
爆炸容器的形状一般为球形(如图2.1)或者圆柱形，按照使用目的和设计原则区分，可以分为重复使用和非重复使用两类，前者由于重复使用的需要，其爆炸当量被严格限制在容器内壁不发生塑性变形的范围内，但实际使用时，当量多在允许当量的一半以下，后者对密封有很高的要求，但允许发生一定程度的塑性变形，因此可使同当量的容器比不允许塑变的重复使用的容器重量大大降低。
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