فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال هفتم شماره 3 (پیاپی 16، پاییز 1391)
  • سال هفتم شماره 3 (پیاپی 16، پاییز 1391)
  • تاریخ انتشار: 1391/12/07
  • تعداد عناوین: 7
|
  • یدالله بیات، اصغر ساکی نژاد، وحید عزیز خانی صفحه 3
    هگزا نیترو هگزا آزا ایزوورتزیتان (CL-20 یا HNIW)، یک ماده پر انرژی، با ساختار قفسی می باشد که به عنوان قوی ترین ماده منفجره غیر هسته ای شناخته شده است. این ترکیب معمولا از نیتراسیون 12،8،6،2- تترا استیل-10،4- دی فرمیل-12،10،8،6،4،2- هگزا آزا ایزوورتزیتان (TADFIW)، توسط مخلوط نیتریک اسید و سولفوریک اسید، تهیه می شود. در واکنش های زیادی از هتروپلی اسید ها (HPAs) به عنوان کاتالیست هایی موثر و تمیز استفاده شده است. در این تحقیق، از این اسید ها به عنوان فعال کننده نیتریک اسید، در فرآیند نیتراسیون، استفاده شد و CL-20 با بهره 93% و خلوص بسیار بالا در دمای ◦C 70 و زمان 5/2 ساعت تهیه گردید. استفاده از هترو پلی اسید ها به جای سولفوریک اسید، مشکلات استفاده از اسید سولفوریک را به طور کامل رفع می کند. همچنین در این تحقیق تاثیر دمای واکنش، زمان و دیگر فاکتورها نیز بر بازده سنتز CL-20 مورد ارزیابی قرار گرفت. ساختار و خلوص ترکیبات با استفاده از آنالیز عنصری، IR و1HNMR مورد تایید قرار گرفت.
    کلیدواژگان: نیتراسیون، عامل نیتره کننده، 12، 8، 6، 2، تترا استیل، 10، 4، دی فرمیل، 12، 10، 8، 6، 4، 2، هگزا آزا ایزوورتزیتان (TADFIW)، هتروپلی اسید
  • شهرام قنبری پاکدهی، حسین روهنده صفحه 9
    دی متیل آمینو اتیل آزید (DMAZ) جایگزین مناسبی برای مشتقات هیدرازینی در صنایع هوا فضا به شمار می آید. حساسیت حرارتی DMAZ باعث می شود عملیات تقطیر در خلاء برای خالص سازی این ماده در اولویت قرار گیرد. نتایج آزمایشات نیز فشار 4 کیلو پاسکال را شرایط مناسبی در انجام عملیات نشان داده است. در این مقاله رفتار تعادلی محلول دوتایی آب و DMAZ در فشار ثابت 4 کیلو پاسکال به طور تجربی بررسی گردید و داده های تعادلی این دو ماده در فشار مذکور به دست آمد که با داده های نرم افزاری شامل معادلات حالات و ضرایب اکتیویته مختلف تعریف شده برای فاز مایع (نظیر NRTL، WILSON، UNIQUAC و...) برای تعیین بهترین معادله مورد استفاده در شبیه سازی مقایسه گردید. بررسی ها نشان داد که معادله UNIQUAC به طور مناسبی رفتار این محلول را پیش بینی می کند. داده های تعادلی مذکور، برای محاسبه انرژی گیبس اضافی محلول استفاده گردید. نتایج نشان داد که محلول انحراف مثبت از حالت ایده آل دارد. نتایج نشان داد که این دو جزء در فشار 4 کیلو پاسکال در غلظت حدود 96 درصد مولی از آب دارای آزئوتروپ است.
    کلیدواژگان: DMAZ، منحنی تعادلی بخار، مایع، انرژی گیبس اضافی
  • علیرضا زارعی، کبری مردی، حسین دهقانی، سهیلا چلاوی صفحه 19
    2- متیل آزیریدین (پروپیلن ایمین) از خانواده ترکیبات آزیریدین بوده که به طور عمده در تولید عوامل پیوندی بر پایه آزیریدین در بخش صنایع دفاعی مورد استفاده قرار می گیرد. علی رغم اهمیت آن، ماده ای با فراریت بالا و بسیار سمی بوده که به راحتی می تواند در هنگام تولید و استفاده وارد اتمسفر شده و باعث آلودگی محیط زیست گردد. انجمن بین المللی تحقیق بر روی سرطان (IARC) این ماده را به عنوان یک ماده سرطان زا در گروه 2B طبقه بندی کرده است. بنابراین با توجه به سمیت بالای این ماده و کاربردهای فراوان آن در صنایع دفاعی، اندازه گیری مقادیر ناچیز آن در نمونه های محیطی و پساب صنعتی مهم و ضروری می باشد. در این مقاله، یک روش جدید برای استخراج، پیش تغلیظ و اندازه گیری اسپکتروفتومتری 2- متیل آزیریدین با استفاده از تکنیک میکرو استخراج مایع - مایع پخشی (DLLME) معرفی شده است. روش بر اساس مشتق سازی 2- متیل آزیریدین با 1،2- نفتوکینون-4- سولفونیک اسید (معرف فولین) و تشکیل محصول آب گریز با ضریب جذب مولی بالا می باشد که قابل استخراج و پیش تغلیظ با استفاده از تکنیک میکرو استخراج مایع - مایع پخشی خواهد بود. برخی از پارامترهای مهم در واکنش مشتق سازی و فرایند میکرو استخراج مورد مطالعه قرار گرفته و بهینه سازی گردید. تحت شرایط بهینه آزمایشگاهی، روش پیشنهادی برای اندازه گیری 2- متیل آزیریدین در گستره ng mL-1 800-10خطی بوده و میزان حد تشخیص ng mL-1 5 و تکرار پذیری روش (RSD) برای هفت اندازه گیری مکرر 92/1% به دست آمد. روش پیشنهاد شده برای اندازه گیری 2- متیل آزیریدین در نمونه های آبی و پساب صنعتی به کار رفته و نتایج با مقادیر به دست آمده با روش استاندارد مطابقت نسبتا خوبی دارد.
    کلیدواژگان: 2، متیل آزیریدین، اندازه گیری اسپکتروفتومتری، میکرو استخراج مایع، مایع پخشی
  • سید قاسم مشیر استخاره، علیرضا مستوفی زاده، نوربخش فولادی صفحه 29
    در این تحقیق، شبیه سازی عددی پسروی گرین به صورت سه بعدی انجام گردیده است. برای تحلیل عددی پسروی گرین، یک کد کامپیوتری براساس روش مجموعه سطوح توسعه یافت و برای بالا بردن دقت جواب از روش المان برشی برای المان های دربرگیرنده مرز استفاده شد. دقت کد مورد نظر با گرین هایی که دارای حل تحلیلی هستند، صحه گذاری و مشاهده شد که کد از دقت بالایی برخوردار است. سپس نتایج حاصل از تحلیل پسروی برای چند شکل گرین مرسوم ارائه شد. همچنین برای پیش بینی فشار درون موتور یک کد بالستیک داخلی به صورت صفربعدی نوشته و با کد تحلیل پسروی گرین لینک شد. نتایج حاصل از کد با نمونه آزمایشگاهی مقایسه و دقت بالایی به دست آمد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، پسروی، گرین، روش مجموعه سطوح، روش المان برشی، بالستیک داخلی
  • خداداد واحدی، حسین خدارحمی، علی دهدشتی اخوان صفحه 41
    در این مقاله، یک روش تحلیلی برای پیش بینی سرعت باقیمانده و زاویه خروجی پرتابه صلب با شکل دماغه مختلف که به صورت مایل به یک هدف فلزی ضخیم برخورد می کند، ارائه شده است. در این روش، فرآیند نفوذ پرتابه در سه مرحله ورود، عبور و خروج پرتابه از هدف مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. مراحل اول و دوم این فرآیند به ترتیب مبتنی بر روش انرژی و تئوری انبساط حفره کروی می باشد و مرحله خروج پرتابه از هدف با شکست پلاگینگ مدل می گردد. از ویژگیهای این روش قابلیت تحلیل نفوذ پرتابه در اهداف نیمه بی نهایت و همچنین بررسی برخوردهای عمودی میباشد. همچنین تحلیل نفوذ مایل پرتابه با شکل دماغه مختلف، از دیگر مزایای این روش نسبت به مدلهای موجود است. با استفاده از کد المان محدود LS-DYNA فرآیند نفوذ مایل به صورت سه بعدی شبیه سازی شده و نتایج به دست آمده از حل تحلیلی و عددی، با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. حاصل این بررسی ها، تطابق مطلوبی را میان خروجی های این مجموعه تحقیقات نشان میدهد.
    کلیدواژگان: نفوذ مایل، پرتابه صلب، هدف ضخیم، شبیه سازی عددی
  • مجید سبزپوشانی، محمدحسین خیرخواه صفحه 51
    شبیه سازی عددی دوبعدی انکسار تراک در مخلوط گازی با انرژی فعال سازی 15 که دارای ساختار سلولی تراک منظم است، از کانالی کوچک به کانالی با پهنای بزرگ تر و با نسبت پهنای 2 انجام شده است. مدل سازی براساس معادلات اویلر واکنشی و مدل سینتیکی یک مرحله ای آرنیوسی است. پهنای کانال کوچک به اندازه ای درنظر گرفته شده که حداقل 5 سلول در پهنای کانال و هنگام انکسار وجود داشته باشد. نتایج به دست آمده از ساختار سلولی تراک در هنگام انتقال تراک از کانال با پهنای کمتر به کانال با پهنای بیشتر نشان دادند که ابتدا ساختارهای سلولی تراک در بالا و پائین جبهه ناپدید می-شوند. با پیشروی بیشتر جبهه تراک در کانال بزرگ تر، تمام 5 سلول موجود در ابتدای انکسار حذف شده اند و بیشترین پیشروی موضعی تراک در هنگام انکسار، روی خط مرکزی کانال است. بررسی جبهه تراک در حین انکسار نیز نشان دهنده جدایی موضعی ناحیه واکنش از امواج ضربه ای پیشرو در بخش های بالایی و پایینی جبهه است. این یافته ها که در توافق با نتایج تجربی است، به خاطر اثرات گاز دینامیکی و خنک شدن جبهه تراک ناشی از امواج انبساطی به وجود آمده در حین انکسار و درنتیجه افزایش فاصله جبهه واکنش از امواج ضربه ای پیشرو است. تقابل بین تضعیف تراک توسط امواج انبساطی و تقویت مجدد آن توسط اغتشاشات، نقاط سه گانه و امواج عرضی مربوط به آنها، باعث رفتار ناپایدار تراک شده است. نتایج حاضر مشخص نمودند که تقویت نقاط سه گانه و امواج عرضی آنها پس از برخورد با دیواره های کانال بزرگ تر و ایجاد نواحی داغ، نقش اساسی در آغازش دوباره تراک دارد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، انکسار، تراک گازی، ساختار منظم سلولی، امواج انبساطی
  • سید سجاد جعفری، سعید فعلی صفحه 63
    در این مقاله، تورفتگی و سوراخ شدن ورق های ساندویچی کامپوزیت- فوم تحت برخورد پرتابه با دماغه مسطح به روش تحلیلی جدیدی بررسی شده است. ورق های ساندویچی دارای هسته از جنس فوم می باشد که بین دو صفحه کامپوزیتی محصور شده است. با استفاده از مدل جرم و فنر، نیروی لازم جهت واماندگی لایه کامپوزیتی بالایی، در بارگذاری شبه استاتیکی محاسبه شده و به دنبال آن انرژی جذب شده توسط پانل ساندویچی که ناشی از واماندگی لایه کامپوزیتی بالایی می باشد، محاسبه شده است. سپس انرژی جذب شده توسط پانل ساندویچی طی فرآیند نفوذ پرتابه محاسبه و با استفاده از موازنه انرژی، سرعت حد بالستیک و سرعت باقی مانده پرتابه به دست می آید. نیروی لازم جهت واماندگی لایه کامپوزیتی بالایی، انرژی جذب شده ناشی از این واماندگی، سرعت حد بالستیک و سرعت باقی مانده پرتابه با داده های تجربی موجود مقایسه و مطابقت خوبی بین نتایج مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: پانل ساندویچی، فوم، کامپوزیت، فرورفتگی، نفوذ
|
  • Y. Bayat, A. Sakinezhad, V. Azizkhani Page 3
    Hexanitrohexaazaisowurtzitane (HNIW or Cl-20) is a high-energetic material with a cage structure. It is considered as the most powerful explosive. It is usually prepared via nitration of precursors with concentrated nitric and sulfuric acids. Herein, the usage of an efficient catalyst affording mild reaction condition for nitration of 2, 6, 8, 12-tetraacetyl-4, 10-diformyl-2, 4, 6, 8, 10, 12-hexaazaisowurtzitane (TADFIW) is reported. It has been well documented that heteropolyacids (HPAs) are an efficient and green catalysts. So here it is used as nitric acid activator. This strategy gave a milder condition for nitration reaction. Also the reactions can be carry out in a reasonably lower temperature. Using a new nitrating agents, concentrated sulfuric acid was eliminated from the reaction conditions. Meanwhile, the effect of the reaction temperature, time and other factors on the yield was investigated. The structure and purity of the compounds were characterized by elemental analysis, HPLC, IR and 1HNMR.
    Keywords: CL, 20, Heteropolyacids, Nitration, Tetra Acetyl Diformyl Hexaazaisowurtzitane (TADFIW), Nitrating Agent
  • S. G. Pakdehi, H. Rouhandeh Page 9
    Dimethyl amino ethyl azide (DMAZ) is a good candidate fuel for hydrazine derivatives in aerospace industries. Due to thermal sensitivity of DMAZ, vacuum distillation is used as a preferred method for purification of the fuel. In this article, equilibrium behavior of binary solution of DMAZ and water at 4 kPa is investigated. The experimental equilibrium data were compared with different states equation (such as NRTL, WILSON, UNIQUAC and etc.) and with activity coefficient obtained from software simulations. Experimental results were in good agreement with UNIQUAC equation. Excess Gibbs energy was calculated using the data. Finally, it was concluded that the solution has positive deviation from ideal state. Results showed that the binary solution has an azeotrope at about 96 mole percent when total pressure is 4 kPa.
    Keywords: DMAZ, Vapor, Liquid Equilibrium, Excess Gibbs Energy
  • A. R. Zarei, K. Mardi, H. Dehghani, S. Chalavi Page 19
    2-methylaziridine (propylene imine) is widely used in the production of binding agents in the defence industry. Despite its importance, it is a highly volatile and toxic and can be easily released into the atmosphere during the production and usage causing environmental pollution. The International Agency for Research on Cancer (IARC) has classified it as a Group 2B, possible human carcinogen. So, regarding to the application of 2-methylaziridine in military industry and its toxicity, the determination of its trace amounts is very important in environment samples and industrial wastewater. In this paper, a novel method for preconcentration and spectrophotometric determination of trace amounts of 2-methylaziridine using dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) technique has been developed. This method is based on derivatization of 2-methylaziridine with Folin’s reagent (1,2-naphthoquione-4-sulphonic acid) and preparation of a hydrophobic product with a high molar absorption coefficient which can be preconcentrated and extracted with DLLME technique. Some important parameters of derivatization and microextraction were studied and optimized. Under the optimum conditions, the calibration graph was linear in the range of 10-800 ng mL-1 with detection limit of 5.0 ng mL-1 and relative standard deviation for seven replicate determinations of 2-methylaziridine at 100 ng mL−1 concentration level was calculated to be 1.92%. The proposed method was applied for the determination of 2-methylaziridine in natural water and wastewater samples. In addition, excellent agreement was observed between this proposed method and the standard method.
    Keywords: 2, Methylaziridine, Dispersive Liquid–Liquid Microextraction, Spectrophotometry, Folin's Reagent
  • Gh. Moshir, A. R. Mostofizadeh, N. Fouladi Page 29
    Numerical simulation of grain burn back has been done in three dimensions. For numerical grain burn back analysis, a numerical code based on level set method has been developed and in order to increase accuracy, cut cell method was implemented for elements which capture interfaces. The accuracy of the code was validated by grains which have analytical solutions. It was seen that the code has acceptable accuracy. Then, the results of burn back analysis for some grain configuration were depicted. Also, an internal ballistic code in zero dimensional was generated to predict the pressure inside the motor, and was linked by burn back analysis code. The simulation results were compared with experimental ones and high accuracy was achieved.
    Keywords: Numerical Analysis, Burn Back, Grain, Level Set Method, Cut Cell Method, Internal Ballistic
  • Kh. Vahedi, H. Khodarahmi, A. Dehdashti Akhavan Page 41
    In this paper, an analytical method for prediction of residual velocity and exiting angle of a rigid projectile with different nose shapes impacting a thick metallic target is presented. In this method, penetration of the projectile is investigated in three stages of entrance, tunneling and exiting of the projectile from the target. The first and second stages of this method are based on Energy Method and Spherical Cavity Expansion Method and the exiting phase of the projectile is modeled by the Shear Plugging. This method is capable of analyzing penetration of projectiles in semi-finite targets and also normal impact conditions. Also the LS-DYNA finite element code was used for 3D simulation of the penetration process and the results were compared to numerical and experimental data which showed desirable conformity between outputs of these results.
    Keywords: Oblique Penetration, Rigid Projectile, Thick Target, Numerical Simulation
  • M. Sabzpoushani, M. H. Kheirkhah Page 51
    Two dimensional numerical simulation of detonation diffraction is done in the mixture with the activation energy of 15 which has regular cellular structure, from a small cannel to a larger one with aspect ratio of two. Modeling is based on reactive Euler equations and One-step Arrhenius rate law. The width of the small cannel size is considered enough that at least 5 cells are in the width. The results obtained from detonation cell structure are shown that during the detonation transition from small cannel to larger one, firstly cell structures disappear in up and down of the front. With more detonation front going forward in the large cannel, all of the five cells are deleted and maximum local march of detonation is on the center line of the cannel. Study of detonation front during diffraction also showed that the local separation of the reaction zone from precursor shock waves occurs at upper and lower part of the detonation front. These results -that are in agreement with experiment- are due to the gas dynamic effect and effect of cooling of detonation front by expansion waves. Interaction between weakening of detonation by expansion waves and amplification of it by perturbation, triple points and corresponding transverse waves, has led to unstable behavior of detonation. The present results have shown that amplification of triple points and corresponding transverse waves, after the collision with the wall, are essential role in the reinitiating of detonation.
    Keywords: Numerical Simulation, Diffraction, Gaseous Detonation, Regular Cell Structure, Expansion Waves
  • S. S. Jafari, S. Felli Page 63
    In this paper, an analytical model for impact of flat-ended projectiles onto the composite – foam sandwich panel is presented. The panels consist of foam core sandwiched between two composite skins. In the quasi-static loading, by using the springs-mass model, the load at failure of top composite skin and the energy absorbed due to failure of the top skin have been determined. The absorbed energy during the perforation of the sandwich panel is calculated and the energy balancing equation has been employed for determination the ballistic limit and residual velocity of projectiles. The load at failure of top composite skin, energy absorbed due to the top skin failure, ballistic limit and residual velocity have been compared with the available experimental results. The good agreement between analytical model and experimental results has been observed.
    Keywords: Sandwich Panel, Composite, Foam, Impact, Indentation, Perforation