多孔火药燃烧特性与热应力计算：有限差分法研究

多孔火药温度场计算及热应力分析是一篇深入探讨多孔火药燃烧过程中的关键因素的研究论文，由王颖泽和张小兵两位作者共同完成，发表在中国科技论文在线上。多孔火药因其独特的燃烧特性——先增面后减面，燃烧质量消耗分布不均，能在一定程度上缓解膛压突变的问题，因此在现代火炮系统中占据重要地位。然而，这种复杂结构易导致应力集中，降低材料的抗拉压性能，燃烧过程中可能出现裂纹或破碎，增加安全风险。 论文的核心研究内容是利用有限差分法对多孔火药的温度场和热应力进行计算。作者针对多孔火药模型的不规则边界条件，进行了非结构划分，这种方法允许处理边界条件不均匀的情况。通过这种方法，他们成功地模拟并分析了七孔火药的燃烧特性，揭示了温度场在燃烧初期的逐层燃烧模式，随后随热量传递转变为周向和径向的二维分布。 作者特别关注了火药颗粒的热应力，指出在多孔火药中，周向和径向应力的矢量和是研究的关键。他们发现，燃烧过程中在火药颗粒的边界处出现了明显的应力集中现象，这是由于热应力与环境压力交互作用的结果。这种分析为理解多孔火药的燃烧规律和潜在的破碎机制提供了理论依据。 此外，尽管已有文献对球形、圆柱形和单孔等简单几何形状的含能颗粒的热应力进行了研究，但对于多孔火药这类结构复杂、边界条件非对称的材料，研究尚显不足。这篇论文填补了这一领域的空白，对于优化多孔火药的设计和使用，提高火炮系统的安全性具有重要意义。 总结来说，该论文通过对多孔火药的温度场和热应力进行精确计算，揭示了其在燃烧过程中的动态行为，为改进多孔火药的性能和防止其在使用中的不稳定行为提供了科学依据。这项研究工作不仅提升了我们对多孔火药内部热传输的理解，也为未来火药材料的设计和工程应用提供了宝贵的指导。