武汉理工大学周沪获国家专利权
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龙图腾网获悉武汉理工大学申请的专利引入化学反应分析的后燃烧效应模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119905159B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510391771.6,技术领域涉及:G16C20/10;该发明授权引入化学反应分析的后燃烧效应模拟方法是由周沪;朱子涵;孔祥韶;郑成;吴卫国设计研发完成,并于2025-03-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本引入化学反应分析的后燃烧效应模拟方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种引入化学反应分析的后燃烧效应模拟方法,包括:根据炸药的爆轰过程获得爆轰能量、爆轰产物、质量分数、相关热力学参数;获得包含化学反应源项的能量释放参数;建立引入化学反应源项的封闭空间爆炸后燃烧分析计算模型;求解炸药等效气团的初始温度和初始压力;相关参数输入引入化学反应的封闭空间爆炸后燃烧分析计算模型,求解获得能量释放率;计算获得后燃烧效应的比热能,修改JWL状态方程,模拟考虑后燃烧效应的封闭空间内爆响应。本发明的有益效果为:引入包括化学反应源项的计算模型,能够准确有效地模拟炸药起爆过程,并获取后燃烧反应起止时间和能量释放率,模拟结果准确。
本发明授权引入化学反应分析的后燃烧效应模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种引入化学反应分析的后燃烧效应模拟方法,其特征在于,包括以下步骤: 根据炸药的爆轰过程,获得爆轰能量和爆轰产物,以及各爆轰产物的质量分数和相关热力学参数; 基于爆轰产物成分,明确炸药后燃烧过程中进一步发生的化学反应,获得包含化学反应源项的能量释放参数; 计算获得包含化学反应的源项,建立引入化学反应源项的封闭空间爆炸后燃烧分析计算模型; 将封闭空间内的爆炸过程划分三个阶段:爆轰阶段、绝热膨胀阶段和后燃烧反应阶段; 基于爆轰阶段的特征,求解炸药等效气团的初始温度和初始压力; 将计算获得的相关参数输入引入化学反应源项的封闭空间爆炸后燃烧分析计算模型,求解绝热膨胀阶段和后燃烧反应阶段各爆轰产物的扩散速度、能量释放量和压力随着爆炸时间的变化情况,再确定后燃烧的起止时间,并计算能量释放量,获得能量释放率; 计算获得后燃烧效应的比热能,修改JWL状态方程并求解,模拟考虑后燃烧效应的封闭空间内爆响应; 所述能量释放参数包括反应温度、单位TNT化学反应燃烧释放的爆轰产物的物质的量和单位摩尔质量爆轰产物的燃烧热; 引入化学反应源项的封闭空间爆炸后燃烧分析计算模型包括修正后的反应流体控制方程、修正后的组分质量分数守恒方程、修正后的化学动能和反应组分输运模型,三个修正方程均由原初始方程引入对应的化学反应源项获得; (1)、在初始连续性方程中引入包括化学反应的指定源项S u,获得的修正后的连续性方程为: ; 其中,t为时间,单位s;V为体积,单位m3;a为面积矢量,单位m2;ρ为密度,单位kgm3;v为速度,单位ms;S u为与质量相关的指定源项,取值为0; (2)、在初始动量方程中引入包括化学反应的指定源项Su,获得的修正后的动量方程为: ; 其中,p为压力,单位MPa;T为粘性应力张量,单位MPa;fb为体力合力,单位N;I为冲量,N·s;S u为与质量相关的指定源项,取值为0; (3)、在初始能量方程中引入包括化学反应的能量源项S E,获得修正后的能量方程为: ; 其中,E为单位质量的总能量,单位J;σ为流体动力应力,单位MPa;q为热通量,单位J;S E为包括化学反应的能量源项,为各爆轰产物的总燃烧热; (4)、在初始组分质量分数守恒方程中引入包括化学反应的质量分数源项S Yi,获得修正后的组分质量分数守恒方程为: ; 其中,i为组分序号;Y i为组分i的质量分数:ρ为密度,单位kgm3;U为总内能,单位J;J i为分子扩散通量,单位为molm²·s;μ t为湍流动力粘度,单位Pa·s;σ t为湍流Schmidt数,为无量纲数;S Yi为来自化学反应的质量分数源项,具体数值为各爆轰产物的质量分数。
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