2016, 24(7):625-631. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.001
摘要:利用密度泛函理论(DFT)并结合范德华力校正(vdW-DF2)研究了TATB晶体的状态方程与振动性质。对TATB晶体部分振动模式进行了重新分配。研究了0~8.5 GPa加压过程TATB晶体振动耦合以及分子间相互作用过程。结果表明,TATB晶体内NH2和NO2振动耦合强烈。波数为1100~1500 cm-1时,由于NH2与NO2以及苯环振动耦合,振动尤其复杂。随着压力增加,TATB相邻层分子相互弯曲靠近,引起NH2平面外弯曲振动或摆动与NO2剪切振动耦合,表明分子间氢键作用增强。
2016, 24(7):632-638. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.002
摘要:为了研究硝酸羟胺基推进剂电点火过程中的电场效应对推进剂的影响,采用DFT-B3LYP/6-311++G(d, p)方法,对硝酸羟胺的几何构型进行优化。通过自然键轨道分析揭示了氢键作用的本质。对构型形成过程中H原子转移进行了理论研究。在-0.005~0.005 a.u.外电场强度下计算了H原子转移的过渡态构型和活化能垒,并对氢键作用的键长、结合能以及能级分布随电场的变化进行了计算。结果表明,随着正向电场的增强,H原子转移活化能垒逐渐减小,有利于硝酸羟胺构型的形成。硝酸羟胺氢键作用键长缩短,键的强度增强。结合能增加,硝酸羟胺的稳定性增强。点火过程中的电场效应对硝酸羟胺的极化或者电离产生负面影响,不利于推进剂的点火。
刘英哲 , 来蔚鹏 , 王玉 , 尉涛 , 任淦 , 葛忠学 , 康莹
2016, 24(7):639-643. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.003
摘要:采用分子动力学模拟研究了硝基甲烷(NM)在石墨烯(GRA)表面的结构排布特征。结果表明, GRA表面能够诱导NM进行有序地层状排布, 在最接近GRA表面的一层, 有序化程度最高, NM具有特定的排布取向, 即偶极矩矢量平行于GRA表面, 导致NM的排布较为密集, 局域密度高于平均密度。为了能够最大程度与GRA作用, 部分NM从重叠式结构转化为交错式结构。随着NM与GRA距离的增加, GRA对NM结构排布的影响减弱, 从第3层开始, 结构排布已趋于液体NM的无序状态。
2016, 24(7):644-650. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.004
摘要:为获得精度较高、适用范围较大的多硝基化合物撞击感度预测模型,根据定量构效关系(QSPR)原理,用遗传算法(GA)进行变量筛选,建立了多元线性回归(GA-MLR)模型和人工神经网络(GA-ANN)模型,用于149种多硝基化合物撞击感度的定量构效关系的研究。两个模型的相关系数分别为0.854和0.974,均方根误差分别为0.195和0.071,平均绝对误差分别为0.157和0.051。通过模型比较,结果表明所得模型的预测精度均高于已有的QSPR模型,且GA-ANN模型要明显优于GA-MLR模型。
2016, 24(7):651-656. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.005
摘要:应用圆形近似, 建立了炸药颗粒随机分布的细观力学模型。进行了基于物质点法的奥克托今(HMX)基高聚物粘结炸药(PBX)炸药压制过程中力学行为的数值模拟。重点分析了压制过程中体系的应力和温度的变化以及晶体颗粒的变形。模拟结果表明, 压制过程可以分为整合和巩固两个阶段。在整合阶段, 颗粒受到压力而重新排列, 应力产生于颗粒与压缩面的接触部分, 并形成了多条的应力链。应力链沿炸药颗粒间的接触面向上和向下传播, 体系在受力的过程中温度逐渐升高, 体系局部最大温升为10 K。体系进入巩固阶段的塑性形变过程后, 内部应力梯度减小, 同时体系内部明显存在温差, 最大温差为20 K。
2016, 24(7):657-663. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.006
摘要:为了研究火炮水下气幕式发射过程中喷射结构对气幕特性的影响,建立了多股燃气射流在充液圆管中扩展的三维非稳态数理模型,获得了多股燃气射流在充液圆管内气液两相组分、压力与速度分布规律。计算结果表明:多股燃气射流从喷孔喷出后,在液体中形成多个Taylor空腔,通过Taylor空腔与液体湍流掺混生成管内气幕。由于气液湍流掺混作用导致流场内压力出现波动,汇聚界面产生低速涡流区域。斜面喷孔直径由1.5 mm增大至2 mm,斜面射流回流作用增强,导致由斜面射流与侧壁射流汇聚而成的侧面射流轴向扩张能力提升,气幕整体排水性能增强,8 ms时气幕上方液体运动速度由8.26 m·s-1增大至9.4 m·s-1。
李祥志 , 李辉 , 廉鹏 , 来蔚鹏 , 周诚 , 王伯周
2016, 24(7):664-668. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.007
摘要:以乙二醛(40%)和硝基甲烷为起始原料, 通过缩合成环、硝化两步反应生成了两种硝酸酯类含能化合物1, 4-二羟基-2, 5-二硝酸酯-3, 6-二硝基环己烷(2)和1, 2, 4, 5-四硝酸酯-3, 6-二硝基环己烷(3), 总收率分别为7.79%和7.52%, 采用红外光谱、核磁共振光谱及元素分析等表征了其结构。培养了化合物2的单晶, 对其结构进行了测定, 发现化合物2的单晶属于单斜晶体, 晶体空间群为P2(1)/n; 采用TG-DTG和DSC研究了化合物2和3的热性能, 其热分解温度分别为241.1℃和192.0℃; 采用密度泛函理论的B3LYP方法对化合物2和3的爆速和爆压进行了预估, 分别为9079 m·s-1和37.75 GPa, 9616 m·s-1和43.26 GPa。
侯欢 , 王建龙 , 曹端林 , 周彦水 , 陈丽珍 , 兰贯超
2016, 24(7):669-673. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.008
摘要:采用间歇结晶器对3, 4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)在V(乙酸):V(水)=7:3的混合溶液中的冷却结晶动力学进行研究。以粒数衡算方程为基础, 利用最小二乘法对实验数据进行多元线性回归, 确定DNTF冷却结晶的成核和生长速率方程。结果表明, DNTF晶体的生长、成核速率相对于过饱和度的指数分别为3.83和1.3, 说明增加系统的过饱和度能同时增加晶体的成核和生长速率, 但生长速率增加更快; 晶体成核速率对于悬浮粒子密度的指数高达2.14, 说明随晶浆悬浮粒子密度的增加, 晶体成核速率会显著上升而生长速率不变, 这将不利于晶体的长大。
2016, 24(7):674-677. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.009
摘要:研究弹药装药的长贮老化损伤及力学环境适应性,用计算机断层成像(CT扫描)观察了贮存4, 8, 12 a的压制奥克托今(HMX)基高聚物粘结炸药(PBX)装药的宏观结构缺陷。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了贮存4, 12 a装药的细观损伤。运用冲击、振动实验考核了贮存12 a装药的力学环境适应性。结果表明,长贮后出现PBX装药缺陷, 表现为较为平直的沿径向贯穿、沿周向分布较为均匀的裂纹,裂纹数量随贮存年限增加而增加。装药缺陷的细观损伤模式为界面脱粘及基体开裂。带缺陷PBX装药弹药经受一定的冲击及振动载荷后,虽然增加了两处径向裂纹,但能够保证安全。
2016, 24(7):678-685. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.010
摘要:为了制备粒度分布窄的亚微米黑索今(RDX)球形颗粒,设计出一种适用于超临界流体增强溶液扩散(SEDS)技术的喷嘴。该喷嘴利用气流雾化原理,在结构上采用环缝、微孔湍流区等技术,使CO2流体在喷嘴内高速流动,解决了常规内部混合喷嘴易堵、制备粒度大等问题。经实验验证,在相同工艺条件(温度35 ℃、压力10 MPa、CO2流量15 kg·h-1、RDX溶液流量2 mL·min-1)下,采用法国SFP2超临界萃取仪原装内混式喷嘴制备出分布区间3~15 μm的微米级RDX球形颗粒,制备过程易堵; 采用新结构喷嘴(中心孔内径及其壁厚值均为0.1 mm、环缝宽度为0.1 mm、湍流区长径比为10:1、压力差为1 MPa)制备出的RDX粒度分布区0.1~2 μm、平均粒度660 nm、粒度形貌好、无团聚的亚微米RDX球形颗粒,制备过程顺畅,解决了易堵问题。
2016, 24(7):686-691. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.011
摘要:为获得片状高聚物粘结炸药(PBX)中季戊四醇四硝酸酯(PETN)的准确含量,采用高选择性和灵敏度的高效液相色谱仪,以SB-C18(4.5 mm×250 mm,5 μm)色谱柱,紫外检测器,体积比70/30的乙腈-水溶液作流动相,在225 nm检测波长下以1.0 mL·min-1的流速对片状季戊四醇四硝酸酯(PETN)基PBX样品溶液进行测试。研究了样品处理方式、样品量和溶剂对测量结果的影响。结果表明:将片状PBX炸药剪细成1.0 mm3左右的颗粒后称取200 mg置于100 mL容量瓶中,用乙腈超声溶解30 min后静置16 h,测试结果与理论值接近,其重复性测试结果的相对标准偏差为0.13%。PETN的检测限为0.054 μg·mL-1,在0.8~2.0 mg·mL-1的范围内线性关系良好,线性相关系数为0.9994。
2016, 24(7):692-697. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.012
摘要:为了分析脉冲等离子射流在空气中的扩展特性,采用压电式压力传感器及数字高速录像系统,研究了等离子发生器产生的脉冲等离子射流的扩展过程。用Photoshop等软件处理获得了不同放电电压及喷射破膜压力下,脉冲等离子射流在大气中扩展的体积、轴向位移、径向位移随时间的变化关系。结果表明,脉冲等离子射流扩展时,其形状由初始的类椭球形状逐渐伸展成一个类圆锥头部加细长的类柱形尾部。射流轴向扩展位移始终大于径向位移。扩展的体积随时间呈单峰分布。增大放电电压和喷射破膜压力均可提高射流的扩展能力,且放电电压越大,等离子射流扩展时的湍流掺混越剧烈。
贺爱锋 , 褚恩义 , 曹椿强 , 井波 , 徐奉一 , 李明 , 赵冬亚
2016, 24(7):698-702. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.013
摘要:为了对激光起爆系统(LDI)在低温下的可靠性进行评估, 对双路LDI系统及各器件性能开展了温度试验和起爆试验研究。通过激光起爆器感度试验, 得到对应20 ℃和-40 ℃时0.95置信水平下99.9%发火可靠度的激光能量值分别为0.783 mJ和0.747 mJ。在-40~20 ℃, 对半导体激光器和光传输系统在低温下的特性进行了研究, 分析得到了数值拟合经验公式。通过拟合公式计算得到每路激光起爆器上的发火能量值, 进而得到LDI系统的发火裕度大于3。采用低温发火试验, 验证了双路激光起爆系统可在低温下正常发火, 具有较高的设计裕度。
王倩 , 张衍文 , 李明 , 尹宏权 , 马如意 , 杨新涛 , 陈甫雪 , 吴玉凯
2016, 24(7):703-708. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.014
摘要:以三辛胺为络合萃取剂, 用络合萃取法预处理TNT生产过程中产生的TNT红水。以化学需氧量(COD)的去除率和萃取剂能够循环使用为目标, 研究了废水pH值、搅拌速度、搅拌时间、萃取剂与废水的比例等因素对萃取效果的影响。进行了间歇实验和连续实验的研究。结果表明, pH值为0.9、搅拌速度220 r·min-1、搅拌时间30 min时萃取效果最好。连续实验的结果表明:通过改变萃取相比可实现控制出水COD的含量, 萃取剂与废水体积比为2.4时, 普通TNT红水的COD去除率达到99.4%;军品TNT红水的COD去除率达99.0%。最佳萃取剂与废水比例为2.3~2.4, 萃取剂可循环使用。
李诗纯 , 刘渝 , 尹锐 , 罗理渊 , 卿厚卿 , 徐瑞娟
2016, 24(7):709-714. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.07.015
摘要:炸药机械加工过程会产生含炸药和油性冷却液的废水,采用陶瓷超滤膜可以去除废水中的悬浮颗粒,实现炸药废水回用。考察了多种操作条件对处理效果的影响,采用浓缩实验及膜清洗实验考察了膜污染情况,通过水质分析及炸药药柱浸泡实验考察了膜分离产水回用的可行性。结果表明,进料压力、循环流量和浓水通量等操作条件主要影响膜通量; 将10批废水分别浓缩10倍后,膜通量下降至初始通量的40%;分别采用清水和1.5% NaOH溶液对膜进行物理和化学清洗,化学清洗后膜通量可恢复96.6%;膜分离产水和机床冷却原水在pH、油、悬浮物及浊度等水质指标上相似,同时,这两种水对TNT药柱和HMX基PBX药柱表面颜色影响一致。因此,陶瓷超滤膜可以用于炸药机加废水回用。
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