瓦斯爆炸事故对井口外部区域存在破坏作用，增加了矿井配套基础设施及相关人员的事故风险。结合典型井下瓦斯爆炸事故案例，借助计算流体力学技术对煤矿立井内瓦斯爆炸及其灾害演化过程进行了系统研究，着重考查了井口外部区域冲击波超压和温度场的时空分布特征。研究表明，瓦斯爆炸对井口外部区域的主要危险源于沿水平方向传播的爆炸冲击波，其峰值超压及波及范围随瓦斯量的增加而逐渐增大，而井口外水平方向的高温灾害不明显。研究结论能够为煤炭工业场地平面布置、煤矿安全规程、风险评估及事故调查提供必要的参考依据。

电磁轨道发射过程中，电枢表面由于电流趋肤效应引起的电流集中会降低发射系统枢轨服役寿命。为抑制电流密度集中，实现电流分散，提出了一种新型铝合金刷电枢，并对其发射特性进行了研究。结果表明，在100~350 kA的发射试验中，刷电枢结构均保持完好。接触压力保持不变情况下，刷电枢的质量损失先随电流的增加而增大，到250 kA时达到峰值，随后呈逐渐减小的趋势。刷电枢质量损失与合金纤维直径有关，当其直径由0.1 mm提高到0.2 mm时，质量损失减小。选择合适的初始接触压力能够有效降低电枢质量损失，不同纤维直径的刷电枢对应不同的最佳初始压力。微观形貌观察结果表明，铝纤维损伤主要形式为机械磨损和电弧烧蚀。

将混凝土看成粗骨料和水泥砂浆组成的二相非均质复合材料。根据富勒级配曲线和瓦拉文平面转化公式，编写了二维圆形骨料随机分布程序，对混凝土在冲击荷载作用下的动力响应进行了数值模拟。分析冲击速度、试件尺寸、粗骨料大小及分布和粗骨料体积分数对混凝土动态力学性能的影响，讨论了混凝土的冲击破坏模式。数值模拟表明：混凝土的峰值应力随着冲击速度的增大而增大，具有明显的率效应；随着模型尺寸的增大而减小，表现出明显的尺寸效应；随着粗骨料体积分数增大，冲击荷载作用下混凝土的峰值应力呈现先增大后减小的趋势，粗骨料体积分数为40%时混凝土峰值应力最大；保持粗骨料最大粒径不变，随着粗骨料最小粒径的增大，混凝土的峰值应力逐渐减小；保持粗骨料最小粒径不变，随着粗骨料最大粒径的增大，混凝土的峰值应力呈现先增大后减小的趋势。数值模拟结果为混凝土的工程应用提供了理论依据和技术支撑。

点火能量是管道内可燃气体爆炸的重要影响因素。实验采取末端闭口的管道，利用传感器以及数据采集系统测定各测点处的压力及压力波作用对管壁的动态响应，研究不同点火能作用下管道内甲烷-空气预混气体的火焰传播特性，并对管壁的动态应变进行了初步分析。结果表明，点火能量越大，爆炸反应程度越剧烈，管道内最大爆炸压力就越大，管壁的最大动态应变也越大，并且动态应变信号和压力波信号呈现较好的一致性。研究结果为预防管道内可燃气体爆炸事故提供了理论基础。

以粉末状与气态二茂铁为原料,以氢气和氧气混合气体为爆轰能源,采用气相爆轰法进行了合成碳包覆铁纳米颗粒实验。 XRD和TEM实验结果表明,采用两种不同状态的二茂铁,均得到了纳米碳包覆铁颗粒。 该包覆颗粒的组成核为铁或铁碳化合物,外层壳主要由石墨碳组成,大部分球形纳米颗粒尺寸分布于5~30nm 之间。 通过对比发现,采用气态二茂铁爆轰时,所得到的碳包铁粒度分布较为集中,壳层厚度比较均匀,且粒子具有较好的球形状。最后结合铁碳合金相图,从热处理角度对气相爆轰合成碳包覆铁纳米颗粒的机理进行了分析,得出产物中α-Fe与Fe₃C的形成过程。 分析了碳包覆铁纳米颗粒的磁滞回线,其表现出硬磁性与顺磁性双重性质。

在分离式霍普金森压杆(SHPB)实验中,可以精确测得加载试件边界上的应力和速度。然而,基于这些测量结果得到一条精确的应力应变曲线有一定难度。根据SHPB实验技术的原理,有3组公式可以处理实验数据,并且3组公式都对波头的选择敏感。 由于波动效应的影响以及选择波头的误差,3种方法得到的应力-应变曲线缺乏一致性。 为了解决正确对齐波头的问题,编写了三波耦合法的数据处理程序。 该方法基于动量守恒,可以得到更可靠的应力-应变曲线。 为了证明该方法的正确性,进行SHPB的数值模拟实验。 结果显示,利用这种方法可以得到唯一的应力-应变曲线。 这种方法可以避免对齐波头时的误差,而传统的两波法或三波法则不能。

基于简易平面对碰加载实验装置，采用DPS测速和传统X光联合诊断技术，实验研究了Sn样品对碰区的动力学行为，给出了包含对碰区主体破碎物质的密度-空间分布数据和样品前表面微喷物质速度、分布宽度的关键信息的总体物理图像。该研究结果为后续爆轰波对碰加载下材料动力学行为实验中诊断技术的选择和解读，以及相关物理规律的认识提供了重要的实验依据。

采用立式激波管装置，研究了激波及诱导的高速气流抛撒4种柴油油膜的规律及其雾化过程。运用压力测试系统得到了激波作用油膜前后的压力、波速的变化，并通过阴影成像系统记录了油膜的抛撒情况。实验结果表明：马赫数约为1.12的激波作用4种油膜后激波均衰减为高速气流，并且黏度较小的1、2号油膜雾化效果较好，而黏度较大的3、4号油膜抛撒后呈液块、液丝状。黏度较小的油膜初始抛撒速度大，但抛撒速度衰减较快，而黏度较大的油膜对气动力的阻碍作用更大，所以初始抛撒速度较小，且抛撒的距离和速度随黏度的增大而减小。

使用多介质流体高精度计算程序(MFPPM, Multi-Fluid Piecewise Parabolic Method)对汇聚型超高速发射装置的发射腔进行了计算设计。根据发射腔角度的不同，提出了3种改进的发射腔结构，计算研究了发射腔角度和TPX厚度对二级飞片速度、速度差异和击靶位置平面性的影响。计算结果表明：在3种TPX厚度以及击靶位置下，使用第2种发射腔结构发射出的二级飞片的平面性最好、速度最高、汇聚效果最强，但平面性范围最小，且二级飞片自由面速度差异变大，其平面性难以得到维持。

气体混合过程在工业生产和科学研究领域是一个值得关注的课题。以大尺寸爆炸罐内的气体爆炸研究为背景，基于已有的10 m³爆炸罐的基本结构，设计并建立了适用于爆炸罐结构的进气装置，并以此为基础，研究了甲烷和空气在大尺寸密闭空间内的混合过程。根据气体混合效果的评判标准，通过实验确定了适用于爆炸罐的进气装置的具体尺寸参数及相关进气条件，并与未改进前的气体混合过程进行对比。结果表明：采用直管螺旋开孔的进气装置后，当开孔孔径为1.5 mm、孔间距为100 mm时，气体混合效果最好；当进气速率保持在8 m³/h、进气前罐体内外压差为0.04 MPa时，气体混合效果可以进一步优化。经改进之后，爆炸罐内的气体混合时间缩短为原来的1/12，且罐体内气体混合物的均匀度更高，满足气体爆炸实验的要求。此结果亦可为其他大尺寸密闭容器或空间的气体混合过程提供参考数据。

空间碎片在撞击航天器防护结构时会产生碎片云，而碎片云又将对航天器造成二次损伤，因此很有必要针对不同形状的空间碎片超高速撞击产生的二次碎片云特性进行研究。选取航空材料Al 2017-T4、Al 2A12作为弹丸和防护屏材料，采用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D结合光滑质点流体动力学方法，对不同长径比的锥形弹丸分别以锥底和锥尖超高速正撞击单层防护屏薄板所产生的碎片云特性进行数值模拟，得到了碎片云的前端轴向速度、径向直径、轴向长度及穿孔直径等特性参数随弹丸撞击部位及长径比变化的规律。

应用改进分析型嵌入原子法模型计算了不同高压下金属钼的原子力常数和动力学矩阵，重现了压强下金属钼沿[00ζ]、[0ζζ]和[ζζζ]3个高对称方向上声子色散的实验结果，预测了钼在压强分别为60、80和100 GPa时的声子色散曲线。结果表明：压强分别为0.1 MPa、17 GPa和37 GPa时金属钼的声子色散曲线的模拟结果和实验值符合较好，特别在低频附近二者几乎一致，而在布里渊区的边界点附近，两者在数值上略有差异；在压强分别为60、80和100 GPa时所预测的声子色散曲线和常压下声子色散曲线的形状都非常相似；高压下所有振动支的振动频率均高于常压下的振动频率，且振动频率随压强的增大而增大。