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《西北核技术研究所》 2012年
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约束爆炸中的化学反应动力学数值计算

钟巍  
【摘要】:本文阐述了约束爆炸中考虑化学反应动力学过程的研究背景和研究现状,回顾了化学反应动力学的发展概况,简要介绍了常用数值计算方法和计算机模拟技术在化学反应动力学研究中的应用,以及化学反应动力学在爆轰、燃烧、密封容器内可燃气体爆炸爆燃和航天航空等研究领域的应用。 研究了典型化学反应类型,得到了各反应类型的通用反应方程式和化学反应动力学控制方程,给出了求解化学反应动力学控制方程的数值计算方法。针对典型反应类型,提供了估算化学反应动力学参数的方法,给出了衡量参数估算准确程度的评价标准及计算方法。用C++程序语言编制了数值计算程序,程序可以计算典型化学反应的反应物和生成物浓度随时间的变化,估算典型化学反应的反应动力学参数等。 将化学反应动力学引入约束爆炸的研究中,分析了其对约束爆炸后温度和比热比及等熵绝热指数的影响,得到了温度和比热比及等熵绝热指数的计算公式。在此基础上,导出了约束爆炸后考虑爆炸产物的化学反应动力学过程时准静态压力的计算公式。 以TNT炸药约束爆炸为例,研究了爆炸产物发生化学反应的时间尺度。考虑化学反应的影响,编制了计算约束爆炸温度、比热比和等熵绝热指数及准静态压力的程序。同时,程序提供了不考虑爆炸产物发生化学反应且将比热比视为常数时,计算约束爆炸后准静态压力的功能。将计算结果与ConWep程序计算结果及实验测量结果进行了比较,结果良好。 根据上述内容编制形成了“化学反应动力学数值计算与应用软件(CRKNCA)”。软件界面友好,便于使用,提供了实现上述内容的数值计算、计算数据保存、简单曲线绘制等功能。 本文将典型化学反应动力学控制方程求解、化学反应动力学参数估算、约束爆炸中温度和比热比及等熵绝热指数计算、约束爆炸中准静态压力计算、相关数值计算方法和计算机编程技术有机融合为一体。研究成果既可以应用到化学反应动力学和物理化学学科的教学和学习中,提高教学和学习的效率,又可以为科研任务中密封容器和地下爆室中的爆炸现象研究提供技术参考。
【学位授予单位】:西北核技术研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O643.1

【参考文献】
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【共引文献】
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