18.3　弹药热冲击作用下温度场可视化

18.3　弹药热冲击作用下温度场可视化

进行结构模型、传热条件设置之后，对模型进行网格划分并设置计算条件后，便可利用PDE工具箱求解偏微分方程，得到弹药的温度场。

对该传热模型划分网格，如图18-4所示。

图18-4　PDE工具箱中自动网格划分

设置初始温度为298 K，计算时间为30 s，可以计算得到在预定快速加热环境下，弹药中的温度分布，如图18-5所示。

图18-5　30s时弹药的温度分布图

由图18-5可知，弹药的外壳已经达到1 000 K以上，而药柱边缘的温度只有400 K（即130 ℃）左右。显然，温度在隔热材料处发生了极大幅度的下降，隔热层也因此几乎完全变成了“彩虹色”。

绘制5 min时的温度分布图，如图18-6所示。

可以看出，隔热层极大地阻挡了热量的传递，隔热层的“彩虹区”扩大，对于内部装药而言，其最高温度出现在侧边和端面相接的边角处，因此，若发生剧烈的热分解或者燃烧等反应，此处将最先发生反应。

图18-6　5 min时弹药的温度分布图

本章PDE工具箱对应生成的热冲击作用下弹药温度场求解程序如下：

思考题

（1）如果改变隔热层厚度或材料参数，弹药的温度场分布将如何变化？

（2）如果弹药各处的温度边界不一致，如何建模并分析弹药的温度场？

（3）考虑含能材料自放热的影响，尝试建立热冲击作用下弹药温度场的分布规律，并分析哪些因素会影响弹药自放热剧烈程度。