使用高速撞击点火测试系统研究脆性铝热剂弹丸以 850 和 1200 米/秒的速度撞击惰性钢靶时的动态响应。弹丸包括固结的铝和三氧化二铋,由推进剂驱动的枪发射到配备高速成像诊断装置的捕集室中。弹丸穿过捕集室入口处的防爆屏,在穿透防爆屏时碎裂或在撞击钢靶之前保持完整。在所有情况下,弹丸在撞击时都会粉碎,反应碎片云会扩散到捕集室中。在较低的撞击速度下,碎裂弹丸和完整弹丸产生的火焰蔓延速度相似,均为 217 – 255 米/秒。在较高的撞击速度下,完整的射弹产生最慢的平均火焰蔓延速度,为 179 米/秒,因为碎片的反弹受到射弹长度的限制,并且由此产生的碎片场在径向高度集中。相比之下,破碎的射弹反弹成分散良好的碎片云,其火焰蔓延速度最高,为 353 米/秒。提出使用动能通量阈值来描述观察到的碎片分散和火焰蔓延速度的变化。使用计算流体力学代码开发了一种基于粒子燃烧时间的反应性模型,该模型结合了多相环境中的传热和粒子燃烧,以了解粒径如何影响火焰蔓延。模型结果显示,对于较小颗粒碎片,更快的反应性和增加的阻力抑制运动之间存在权衡。
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