为研究入口压力对天然气混合物超声速液化特性的影响规律，建立了三维双组分天然气混合物超声速凝结流动数学模型，对Laval喷管内双组分混合物凝结流动进行了数值模拟，得出了沿Laval喷管轴向的参数分布，通过开展双可凝组分气体凝结相变实验，对比发现数值模拟与实验结果基本一致，说明了所建立的数学模型及计算方法的正确性。还研究了入口压力对甲烷-乙烷混合物超声速液化特性的影响，结果表明，保持Laval喷管入口温度及组成不变，增大入口压力，混合气体成核位置前移，成核率、平均液滴半径、液相质量分数均随之增大，即入口压力越大，混合气体在Laval喷管内越易发生凝结，在实际生产中可以通过调节入口压力来促进天然气的凝结，提高Laval喷管的液化效率。

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了压力作用下Mg₂Si和Mg₂Ge的结构、弹性和热力学性质。计算结果表明：0 GPa压力作用下两者的晶格参数与实验值以及其他理论值吻合较好，且相对晶格常数a/a₀和晶胞体积V/V₀均随压力的增大而减小；在0~25 GPa压力作用下，Mg₂Si和Mg₂Ge相体模量B、剪切模量G、杨氏模量E均随压力的增大而增大，材料的刚度和塑性均增强，当压力达到15 GPa时，材料由脆性转变为延性。最后借助准谐德拜模型和Gibbs软件，研究了温度与压力对Mg₂Si和Mg₂Ge的德拜温度、体模量、热容和热膨胀系数的影响。

建立了研究炸药爆轰驱动条件下金属材料Rayleigh-Taylor不稳定性问题的实验技术和数值模拟方法。利用该实验技术和数值模拟方法研究了炸药爆轰驱动条件下，铝飞层界面Rayleigh-Taylor不稳定性增长规律，数值模拟显示界面扰动振幅以指数规律增长。数值模拟结果和实验定性相符，但是定量相比有较大差别，原因是高压高应变率加载条件下铝的强度增强，而数值模拟时所采用的SG本构模型在这样的加载条件下低估了铝的强度而导致对扰动增长致稳作用不足。然后在数值模拟中，通过改变材料的初始剪切模量和初始屈服强度，发现在一定范围内，初始剪切模量对材料动态屈服强度没有影响，而初始屈服强度增大可以明显提高材料的动态屈服强度，达到抑制扰动增长的目的，表明材料屈服强度主导界面扰动增长。

高精度、高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义。为了提高三阶WENO-Z格式在极值点处的计算精度，首先通过理论推导给出三阶WENO格式满足收敛精度的充分条件。采用泰勒级数展开的方式，推导确定所构造格式的参数。通过精度测试证明改进格式在光滑流场区域能收敛到三阶精度。选用Sod激波管、Rayleigh-Taylor不稳定性等经典算例证实了提出的改进格式WENO-NN3相较其他格式（WENO-SJ3、WENO-Z3和WENO-N3）具有精度高、耗散低、对流场结构分辨率高的特性。

分析了轻气炮实验中飞片速度漂移带来的冲击波到达样品/窗口界面时刻漂移问题、主要影响因素以及动态发射率与辐射亮度同时测量实验中的时序要求，采用镀膜光纤探针作为同时测量实验中动态发射率测量照明光源的触发装置，设计了光纤探针-样品之间的距离，并对设计余量进行了简单分析，解决了同时测量实验中的时间精确同步问题。在2发动态考核实验中，设计的飞片速度为4.1 km/s，实测飞片速度漂移量分别为70和210 m/s，动态发射率测量信号按照实验预期叠加在了样品/窗口界面热辐射信号平台之上，时序控制能够满足动态发射率与辐射亮度同时测量实验中的时间精确同步要求。

采用火炮加载技术对JB-9014钝感炸药进行一维平面冲击实验。通过激光干涉测速仪测量冲击波到达炸药样品前、后表面的时刻以及炸药/镀膜氟化锂窗口界面粒子速度。利用冲击波到达炸药样品前、后表面的时刻差和炸药样品的厚度计算出冲击波在炸药样品中的传播速度，并结合炸药样品/氟化锂窗口接触面处粒子速度求出炸药样品冲击波后粒子速度，进而获得了炸药样品在3.1~9.7 GPa压力范围内的冲击Hugoniot关系。对炸药样品中冲击波速度以及波后粒子速度进行不确定度分析，得到炸药样品中冲击波速度和波后粒子速度的合成标准不确定度约为0.54%和1.7%。将未反应炸药的冲击Hugoniot曲线和冲击波阵面的Rankine-Hugoniot关系进行联立得到冲击波后炸药样品内的压力和密度，进而拟合得到炸药样品在冲击绝热状态下沿（p，ρ）面的p-ρ曲线。

通过添加斜端面垫块和长方体套筒，利用材料试验机对闭孔泡沫铝进行准静态下的压剪复合加载实验。改变斜端面垫块的角度，得到泡沫铝在不同压剪加载路径下的力学性能。对试样进行受力分析，得到泡沫铝在压剪空间的屈服面。同时采用有限元软件LS-DYNA对闭孔泡沫铝的压剪加载过程进行数值模拟，仿真屈服面与实验屈服面吻合较好。仿真研究表明，密度相同的泡沫铝，在一定孔径范围内，胞孔尺寸越大，屈服应力越大，泡沫铝的承载能力越好。

钢筋混凝土在动态冲击下表现出与静态加载不同的结构响应，且破坏模式更为复杂。在钢筋三折线本构模型中引入应变率效应，利用ABAQUS显式动力分析模块，对钢筋混凝土梁在不同高度冲击下的结构响应进行了数值模拟。得到的冲击力和跨中挠度时程曲线与实验结果吻合较好，验证了模型的有效性。基于该模型，研究了配筋率分别为2.56%、2.66%和2.76%时，钢筋混凝土梁在不同冲击速度下的结构响应。结果表明：增大配筋率能够提高梁的承载能力；随冲击速度的增大，配筋率对梁抗变形能力的增强效果逐渐减弱；当冲击速度为4.85 m/s时，配筋率对梁破坏模式的影响微弱；当冲击速度大于4.85 m/s时，随配筋率的减小，破坏模式由剪切破坏转变为弯曲破坏。

采用静态与动态加载试验的方法，研究了同一牌号、相同尺寸的烧结态与精磨态两种状态的钨合金球的力学性能。同时通过电镜扫描的手段，观察了两种状态的钨合金球试验前表面与内部金相结构及静态试验后表面的损伤模式，并分析了两种状态钨合金球产生力学性能差异的原因。研究结果表明：烧结态钨合金球表面因其钨颗粒与黏结相分布均匀，静态条件下其极限压溃载荷是精磨态钨合金球的2.02倍，动态条件下其性能也明显优于精磨态钨合金球。

为研究含铝炸药近地空中爆炸的三波点特性，利用ANSYS/AUTODYN显式有限元程序，对3种RDX基含铝炸药HL-01（RDXph）、HL-02（85% RDXph+15% Al）和HL-03（70% RDXph+30% Al）空中爆炸过程进行了模拟。结果表明：计算得到的压力时程曲线与实测压力时程曲线较吻合，且在不同位置处的超压值也接近实验值，说明所建立的模型及状态方程参数选取合理；与经验图表法的对比说明，基于爆热当量的经验图表法不适用于含铝炸药三波点高度的计算，而用数值模拟方法可以较好地获得含铝炸药的三波点高度；同一爆炸高度下，3种炸药的三波点高度由大到小依次为HL-03、HL-02、HL-01；对于同种炸药，三波点高度随着爆炸高度的减小而增加。

为分析贫铀合金药型罩的破甲性能，以某种结构的紫铜药型罩为比较对象，采取数值仿真的方法设计了贫铀合金药型罩结构，并分别以紫铜和铀铌合金为药型罩材料开展了静爆破甲效应实验，对比了两种材料药型罩形成的射流对45钢棒的侵彻能力。研究结果表明，在主药柱质量相当的情况下，贫铀合金药型罩形成的射流最高侵深较紫铜材料的平均侵深提高约33.4%。

在工程实践中，为提高靶板的抗弹性能通常用双层板代替单层板，对平头弹穿透等厚接触式双层金属板进行了理论研究。基于先前单层金属板的穿透理论和实验研究，提出了等厚接触式双层金属板穿透的新模型，利用靶板破坏的应变失效准则分别求出两层板发生的最大整体变形及消耗的能量，根据能量守恒求得双层板的弹道极限。模型预测结果与有限的实验数据吻合较好。当总厚度大于绝热剪切冲塞临界厚度值时，双层板的弹道极限明显高于单层板的弹道极限；小于该值时，双层板与单层板的弹道极限差别不大。

针对钽材料在成型装药战斗部中的应用问题，采用LS-DYNA仿真软件，研究了弧锥结合形钽药型罩结构参数（药型罩锥角、药型罩壁厚和药型罩圆弧半径）对EFP成型及侵彻性能的影响。揭示了各结构参数对EFP成型性能的控制规律，其中药型罩锥角控制EFP的轴向拉伸及径向收缩的能力，药型罩壁厚控制EFP的头部速度及尾部断裂与外张情况，药型罩圆弧半径控制EFP的头部形态及其绝对实心长度。获得了成型性能较佳的钽罩结构参数取值范围，其中药型罩锥角为143°~147°，药型罩壁厚、圆弧半径分别为0.024~0.026倍和0.7~0.8倍装药口径。各结构参数对EFP侵彻深度及侵彻孔径影响的主次顺序分别为：药型罩圆弧半径、药型罩锥角、药型罩壁厚和药型罩锥角、药型罩壁厚、药型罩圆弧半径。确定了EFP成型及侵彻性能均较佳的钽罩结构参数组合：药型罩锥角为145°，药型罩壁厚、圆弧半径分别为0.025、0.70倍装药口径。

采用闪光X射线摄影方法观测了射流侵彻水防护层间隔靶的过程，分析得到了射流头部的速度变化规律及水介质中金属粒子、冲击波分布特征，探讨了高温金属射流与水防护层的作用机理。结果表明：射流头部速度在侵彻水防护层间隔靶的过程中，呈现出了突然降低的假象，这是由于射流侵彻水防护层时，冲击波后的高压（9~10 GPa）与高温导致射流头部存在明显的碎化现象。在射流进入水防护层初期，射流头部的碎化最为严重，致使射流头部快速消耗，进而在脉冲X射线测量实验中出现射流头部速度突降的假象。

为了研究铝粉粒径对温压炸药在有限空间内爆炸能量输出的影响，在温压炸药中分别添加了粒径为40 nm、3 μm和35 μm的3种铝粉。利用爆炸容器进行内爆炸实验，获得了冲击波压力时程曲线，经计算分析得到1.0、1.2和1.5 m处的超压和冲量数值，并采用差示扫描量热仪（DSC）研究这3种粒径铝粉对温压炸药热安定性的影响。实验研究结果表明：铝粉粒径对温压炸药在有限空间的爆炸能量有较大影响，含粒径为3 μm的样品2在各距离处的超压较样品1提升了6.0%以上，较样品3提升了10%以上；3组样品的热安定性均随着铝粉粒径的减小而降低，活化能最大降幅达31.1%，升温速率接近零时的峰值温度（T_p0）最大降低了11.7℃。

非均质炸药冲击起爆临界条件是武器传爆系列设计以及安全性能评估中十分关注的问题。基于Kim弹黏塑性热点模型，通过数值求解冲击波作用下炸药局部热点的温升模型，获得了TATB和HMX基炸药在不同冲击压力作用下的冲击起爆临界阈值，定量分析了孔隙度对炸药冲击起爆临界阈值的影响。与实验数据对比，结果表明：在1~10 GPa范围内，采用该模型计算得到的冲击起爆临界阈值与一维短脉冲试验相符，对应的炸药冲击起爆临界阈值近似为一常量；当压力大于10 GPa时，非均匀炸药的冲击起爆机制开始由局部热点机制向整体均匀加热机制转变；在一定压力范围内，炸药孔隙度越大，冲击起爆临界阈值越小。

在内径48 mm、长度5 800 mm的含环形障碍物圆管内，进行了氢气-空气及氢气-甲烷-空气的爆轰波传播试验研究，确定了爆燃转爆轰（Deflagration-to-Detonation Transition，DDT）极限。环形障碍物阻塞比为0.56，间距分为两种，即S=D和S=2D，其中S为障碍物间距，D为管道内径。火焰的速度由安装在管道壁面上的光电二极管采集得到。试验测量得到的火焰为准爆轰或阻塞火焰。在S=2D情况下得到的火焰速度均比S=D情况下的火焰速度高，并且靠近DDT极限时速度波动更明显，表明在间距较大的情况下爆轰的重起爆循环周期更长，类似于"弛振爆轰"。对于氢气-空气，障碍物间距为D时在DDT极限处有d/λ>1（富氧条件下d/λ=1.6，贫氧条件下d/λ=1.4），间距为2D时更容易形成爆轰的重起爆，在DDT极限处与准则d/λ≈1一致；对于氢气-甲烷-空气，甲烷的添加使爆轰更不稳定，对于两种间距的障碍物得到的DDT极限均有d/λ≈1（d和λ分别为障碍物内径和爆轰胞格尺寸）。说明障碍物间距对爆轰波传播有显著的影响，即间距的增大更有利于爆轰波的传播。为形成准爆轰，障碍物内径必须至少可以容纳一个爆轰胞格，同时障碍物间距足够大从而引起爆轰的重起爆。

为了研究温压炸药的后燃反应，采用双层容器充气装置，通过水下爆炸实验，计算了温压炸药的冲击波能、气泡能。通过对温压炸药的水下爆炸能量输出结构的研究，计算得到了不同气体氛围下的后燃反应释放能量。作为对比参照，在相同实验条件下，对TNT进行同等实验研究，结果表明：在2.5 MPa氧气环境下，铝粉含量为40%时，温压炸药的比冲击波能最大，当铝粉含量为50%时，温压炸药的比气泡能与总比能量最大，分别为同等实验条件下1.99倍、1.62倍、1.55倍TNT当量；随着气体中含氧量的增大，后燃效应增强，TNT在氧气中的后燃值是空气中的1.94倍，温压炸药在氧气中的后燃值是空气中的2.70倍。

爆速是爆炸复合的主要参数之一。采用玻璃微球作为敏化剂和稀释剂，研究玻璃微球尺寸、含量对乳化炸药爆速的影响，然后调配爆速为2.230 km/s的低爆速乳化炸药，利用铝蜂窝板配置蜂窝结构炸药，进行铝-钢复合板的爆炸焊接。试验结果表明：炸药密度随着玻璃微球含量的增加而减小；小尺寸玻璃微球含量（质量分数）小于2%或者大于35%时，乳化炸药发生拒爆现象；玻璃微球含量大于7%且小于35%时，炸药爆速随着玻璃微球含量的增大而减小。小尺寸（5~100 μm）玻璃微球的敏化效果和调节爆速效果比大尺寸（70~200 μm）玻璃微球好，铝蜂窝结构炸药用于铝-钢爆炸焊接可以获得良好的结合质量。

为研究煤尘层最低着火温度随煤样变质程度、煤尘粒径及煤尘层厚度的变化规律，采用煤尘层最低着火温度测定系统进行实验研究，结果表明：随着煤样由褐煤到无烟煤变质程度逐渐增大，煤尘层最低着火温度由290℃上升到400℃以上，同时，褐煤、长焰煤、不粘煤、气煤煤尘层着火时观察到明显的火焰。随着煤尘粒径不断减小，不同煤质的煤尘层最低着火温度明显减小，煤尘层厚度为15 mm时，随着煤尘粒径由0.5 mm减小至0.075 mm，不同煤质煤尘层最低着火温度分别减小了31.0%、26.7%、28.1%、25.8%、28.6%、27.8%、18.9%和15.0%，煤尘粒径影响作用十分显著。随着煤尘层厚度的增大，不同煤质在不同粒径下的煤尘层最低着火温度都减小，其中无烟煤的变化最不明显。

超高压处理用于提高食品的安全性和贮藏性已被广泛用于果蔬制品，但主要限于流态食品，原因是超高压处理可能会影响到固态食品的结构。为了探究超高压处理对不同品种的果蔬结构和性质的影响，选择了5种具有不同的密度、含水量、微观结构和质构特性的果蔬，采用不同的超高压处理条件，分析在不同压力大小和保压时间条件下，果蔬结构和性质的变化情况。结果表明：果蔬的质地会影响其耐压特性，当果蔬质地柔软、空泡结构较少时，耐压性较好；反之，果蔬的体积容易被压缩，由于组织结构的差异，不同果蔬受压时体积变化差异很大；密度大、初始硬度大的果蔬受超高压处理后硬度等质构指标下降幅度更大。保压时间的延长会进一步破坏果蔬的质构和结构。