FLUENT战斗部烤燃数值仿真研究+源程序(3)
（4）如果炸药和壳体的参数为常数，则在反应过程中保持不变。
炸药的热反应和热传导遵循Frank-Kamenetskii方程：
（2.1）
上式的物理含义为：左边为单位时间内单位体积炸升高温度所要求的热量，右边第一项为热传导流入或流出的热量，第二项为单位时间内单位体积炸药热分解反应释放的能量，用Arrhenius方程表示为：
（2.2）
上两式中： 为反应物的密度（kg/m3）， 为比热容（J/kgK）， 为热导率（J/mKs）， 为反应分数，Q为反应热（J/kg），A为指前因子（1/s），E为活化能（J/mol），R为气体常数（J/molK）。
本文所用氧化沥青参数取自文献[22]，T-09材料参数来自53所调研资料.
2.2.3 用Gambit建立模型划分网格
研究对象是圆筒状战斗部，外层是壳体，内层是炸药，中间加隔热层，用端盖加以密封。
（1）建立模型
（2）划分网格
（3）边界条件类型的制定
（4）输出Mesh文件
2.2.4 用Fluent求解器求解
（1）选择算法和参数
本模型是三文问题，选择三文单精度求解器即可。
（2）网格的相关操作
①读入网格文件。
②检查网格文件。
③设置计算区域尺寸。
④Reorder 网格
（3）选择计算模型
①基本求解器的定义。选择Solver下的Pressure Based压力基求解器；选择Formulation下的Implicit隐示格式,选择Time下的Unsteady非定常。
②湍流模型的选择
③启动能量方程。因为本模型主要计算传热，必须要启动能量方程。
（4）定义材料的物理参数
需要定义壳体以及炸药的材料属性。设定密度(Density)、比热容(Cp)和导热系数(Thermal Conductivity)三个参数。
（5）操作环境的设置
课题研究在一个大气压下进行，重力对模型没有影响，保持默认设置。
（6）导入UDF
选择C文件载入UDF程序。
（7）边界环境的设置
①设置壳体边界条件。
②设置炸药边界条件
③设置外壁边界条件
④设置内壁边界条件
⑤设置隔热层边界条件
（8）迭代计算
①求解控制参数的设置。保持默认设置即可。
②初始化。
③设置迭代频率。
④保存Case和Date文件。
⑤打开残差监视器。
⑥进行迭代求解。
⑦迭代结束。观察到残差监视窗口中能量曲线瞬间增大时表明炸药爆炸，迭代结束。
⑧显示烤燃结果。
3 战斗部的烤燃响应
3.1无隔热层时战斗部的烤燃响应
3.1.1无隔热层时战斗部在不同升温速率下的烤燃时间
1 ℃/min 点火时间19169s 2 ℃/min 点火时间9915s
10 ℃/min 点火时间2133s 50 ℃/min 点火时间453s
100 ℃/min 点火时间233s
图3.1 战斗部在不同升温速率下烤燃温度分布图
从图3.1可以看出，炸药的点火位置随着升温速率的提高改变。升温速率为1 ℃/min 时，炸药的点火时间为19169s，点火位置在药柱两端的中心；升温速率为2 ℃/min 时，炸药的点火时间为9915s，点火位置向药柱两端的边缘移动；升温速率为10 ℃/min 时，炸药的点火时间为2133s，点火位置在药柱两端边缘；升温速率为50 ℃/min、100 ℃/min 时，点火时间分别为453s、233s，点火位置在药柱整个外边缘。从中可以看出，炸药的点火位置变化规律符合理论分析。