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。

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摘要

Abstract

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

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