爆轰管设计及云雾爆轰参数研究

论文摘要

本文运用弹塑性理论对云雾爆轰实验装置——立式爆轰管及喷雾系统进行了详细的受力分析，按国家标准要求，设计了一套云雾爆轰测量系统。根据云雾爆轰的特点，通过管体详细的受力分析，确定了爆轰管体结构和各部件的尺寸，绘制了机加工图纸，组织管体的加工；计算了爆轰管的爆炸载荷和承载能力；校核了管体强度；应用断裂力学理论，研究了管体微小裂纹对其疲劳强度的影响，提出了预测爆轰管使用寿命的方法。运用两相流理论、射流雾化理论分析了喷雾特性，确定了喷雾结构参数，设计并制造了喷雾系统；实验测量了喷雾装置的雾化效果。在立式爆轰管中，通过采用比较先进的测试手段，对环氧丙烷燃料和C5～C6混合燃料的气云爆轰性能进行实验研究，实验测得了环氧丙烷燃料云雾的临界起爆能、爆轰压力、爆轰速度等爆炸特性参数。从而证明了所设计的喷雾系统能满足云雾爆轰试验研究的需要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 爆轰管在碳氢燃料空气混合物爆轰研究中的应用概况
• 1.2.1 有关爆轰管的设计和建造
• 1.2.2 爆轰管实验研究概况
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 立式爆轰管试验装置总体设计
• 2.1 立式爆轰管试验装置结构组成
• 2.2 爆轰管体设计
• 2.3 操作台、支架设计
• 2.4 混合装置设计
• 2.5 喷雾/喷粉系统设计
• 2.6 温度控制系统设计
• 2.7 高压放电系统设计
• 2.8 同步控制系统设计
• 2.9 喷雾/喷粉效果检验装置设计
• 小结
• 3 爆轰管体设计
• 3.1 爆轰管应力分析
• 3.1.1 内压（p）作用下管体的轴向应力计算
• 3.1.2 内压（p）作用下管体的环向应力计算
• 3.1.3 圆环法兰
• 3.1.4 各种封头与圆柱壳连接处的应力
• 3.1.5 平盖
• 3.1.6 管体开孔接管的应力分析
• 3.2 温度应力
• 3.2.1 轴对称圆板的温度应力
• 3.2.2 圆筒温度应力
• 3.3 爆轰管结构尺寸的确定和强度校核
• 3.3.1 管体厚度
• 3.3.2 螺栓法兰连接设计
• 3.3.3 开孔和开孔补强
• 3.4 爆轰管寿命预测
• 3.4.1 J控制裂纹扩展
• 3.4.2 含裂纹爆轰管的弹性解及全塑性解
• 3.4.3 裂纹驱动力图
• 3.5 在内压作用下爆轰管内表裂缝对疲劳强度的影响
• 3.5.1 裂纹扩展特性
• 3.5.2 影响疲劳裂纹各阶段扩展速率的主要因素
• 小结
• 4 喷雾系统设计
• 4.1 喷雾技术回顾
• 4.2 喷雾机理和理论方法
• 4.3 喷射器特性曲线、最佳截面比以及几何尺寸的确定
• 4.4 喷雾效果实验
• 4.5 云雾爆轰验证实验
• 4.5.1 实验装置
• 4.5.2 实验结论
• 小结
• 本文主要结论
• 致谢
• 参考文献