[发明专利]一种混合炸药爆轰参数计算方法

权利要求书

1.一种混合炸药爆轰参数计算方法，该方法使用BKW状态方程和Cowan状态方程对混合炸药爆轰性能参数进行数值计算，其特征在于，该方法包括以下计算步骤：

步骤100，数据输入文件编辑：

通过运行辅助程序根据页面提示构造数据输入文件，或者，使用文本编辑工具根据计算要求构造数据输入文件，包括以下步骤：

步骤110，通用计算模型参数编辑：

选中并激活进行CJ状态计算、Hugoniot关系计算、和绝热等熵膨胀计算的计算参数选项；

步骤120，输入BKW状态方程参数：

BKW状态方程表示形式如式1所示：

x的表达式如式2所示：

式1和式2中：

p为混合炸药爆轰产物的压强；

T为混合炸药爆轰产物的温度；

V_g为混合炸药爆轰产物气相组分的体积；

R为普适气体常数；

x_i为第i种爆轰产物气相组分的摩尔分数；

k_i为第i种爆轰产物气相组分的几何余容；

α、β、θ和κ均为BKW状态方程参数；

步骤130，输入环境初始状态参数：

环境初始状态参数包括初始温度T₀和初始压强p₀；

步骤140，混合炸药构成参数编辑：

输入混合炸药初始密度，输入混合炸药的化学元素构成，输入混合炸药爆轰产物组分含量，根据爆轰产物组分含量的化学元素构成和质量比例分数折合计算出每种化学元素的摩尔含量，输入爆轰产物组分的热力学状态方程参数；

步骤200，爆轰参数计算：

爆轰参数计算包括以下步骤：

步骤210，爆轰产物气相组分自由能的计算：

爆轰产物气相组分自由能的计算表达式如式3所示：

式3中：

μ_g为爆轰产物气相组分的化学势；

G为爆轰产物组分的吉布斯自由能；

ΔH⁰_f为爆轰产物组分的生成焓；

下标i表示第i种气相组分；

步骤220，爆轰产物凝聚相组分自由能的计算：

爆轰产物凝聚相组分自由能的计算表达式如式4和式5所示：

p＝p₁(V_s)+a(V_s)T+b(V_s)T²                     式4；

式4和式5中：

p₁、a和b均为Cowan状态方程参数；

V_s为爆轰产物凝聚相组分的体积；

μ_s为爆轰产物凝聚相组分的化学势；

下标s表示凝聚相组分；

上标0表示初始状态；

步骤230，爆轰产物组分含量的计算：

根据化学平衡自由能最小原理，化学元素原子数守恒原理和爆轰产物质量守恒原理，计算表达式如式6所示：

式6中：

x_T为当前计算步时爆轰产物组分的总含量，

y_i为下一个计算步时第i种气相爆轰产物的摩尔分数；

y_T为下一个计算步时爆轰产物组分的总含量，

λ_k为第k种化学元素的拉格朗日乘子；

α_ik为系数矩阵，表示第i种爆轰产物中第k种元素的原子数；

b_k为混合炸药中第k种元素的原子数含量；

步骤240，爆轰产物CJ状态的计算：

计算表达式如式7和式8所示：

式7和式8中：

D_CJ为CJ状态下的爆速；

p_CJ为CJ状态下的压强；

V_CJ为CJ状态下的体积；

偏导数符号下标S表示等熵状态；

V₀为初始体积；

步骤250，爆轰产物Hugoniot关系的计算：

计算表达式如式9所示：

式9中：

e为爆轰产物总能量；

e₀为初始能量；

步骤260，计算爆轰产物绝热等熵膨胀过程：

计算表达式如式10所示：

S_Total-S_CJ＝0          式10；

式10中：

S_Total为膨胀过程中的总熵；

S_CJ为CJ状态下的熵；

步骤300，计算结果可视化：

混合炸药爆轰产物CJ状态、Hugoniot关系和绝热等熵膨胀的图形化显示。