Page 42 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 潘传鱼，等： 非冲击点火质量惯性约束装药燃烧反应演化模型研究 第 2 期

2.3 计算结果与实验结果对比讨论 0.20 a=0.05, b=2, c=1
图 4 给出了计算和实验结果的对比，其中 a=0.05, b=2.1, c=1
a=0.05, b=2.2, c=1
0.15
图 4(b) 中质量块的位移变化曲线通过对图 4(a) a=0.05, b=2.3, c=1
a=0.05, b=2.4, c=1
的运动速度进行积分获得。可以发现，式 (21) 计
算的速度增长过程与实验 PDV 测试结果基本一 S c /S max 0.10
致：在反应初期，质量块速度增长较缓慢（加速度
0.05
约 14.6×10 m/s ）；在约 1.8 ms 时，质量块的运动
3
2
速度快速增加，对应时刻下的高速摄影结果中，
具有明显的反应火光溢出（见图 2(b)），此时运动 0 1 2 3 4 5 6 7
p/GPa
速度约 19 m/s、反应压力约 2 GPa；在反应后期，
质量块运动速度达到约 40 m/s，质量块总位移约 图 3 不同工程参数组合下的 PBX-3 炸药燃烧裂纹表面积增长
2 mm。在计算时间内，质量块的位移相较于实 Fig. 3 Growth of burning crack area of PBX-3 under different
combinations of engineering parameters.
验测试结果偏大（如图 4(b) 所示），其原因主要是
计算中未考虑产物气体从质量块与筒体之间的间隙泄出，因而计算得到的反应初期压力值偏大。质量
块的运动计算结果表明，尽管反应过程中因质量块运动造成一定泄压，但因其自身质量的惯性，为装药
反应提供了足够的反应时间，使其能够演化为高烈度反应。

50 3

Calculated (+1.3 ms) Calculated
40 Experimental (PDV-1) Experimental (PDV-1)
Experimental (PDV-2) Experimental (PDV-2)
2
30
v/(m·s −1 ) 20 L/mm 1

10

0 0
1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
t/ms t/ms
(a) Metal mass velocity (b) Displacement
图 4 质量块运动的计算与实验结果对比
Fig. 4 Comparison between calculated and experimental motion results of mass

图 5(a) 为 PBX-3 质量惯性约束效应实验反应压力历程的计算结果与实验结果对比。反应初期，炸
药的燃烧反应主要以底部端面的层流燃烧为主，燃烧面积有限，因而压力增长缓慢。随着反应的发展，
实验结果与计算结果均出现了反应压力陡增的趋势。这是由于内部反应压力达到燃烧裂纹出现的临界
压力，燃烧裂纹出现动态扩展，燃烧面积激增导致单位时间内燃烧气体产物生成量增多，反应压力剧增，
在较短时间内达到吉帕水平。观察图 5(a) 可以发现，计算结果的压力增长趋势与实验结果较为接近，但
计算的压力发展相对快了 1.3 ms。这主要是由于计算模型中未考虑炸药裂纹中的气体对流传热时间、
以及炸药热响应时间，因此计算得到的反应压力在整体发展规律与实验结果相吻合的前提下，反应压力
快速增长的起始时刻有所提前；其次，由于实验零时为电点火头放电时刻，黑火药将炸药端面引燃还需
要一定时间，而计算并未考虑该过程。
此外，根据图 5(a) 中不同工况参数组合下的反应压力计算结果，可以发现参数 b 增大，计算压力陡
增的时间延迟，且反应压力增长速度有轻微放缓，这与参数 b 的不同表征着裂纹出现后的引燃难易程度
不同有关。图 3 说明了参数 b 与燃烧裂纹面积增长速度呈负相关，燃烧裂纹面积增长决定了反应压力的
增长，因此参数 b 的增大导致压力增长放缓符合预期。

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