Моделирование процесса лазерного зажигания конденсированных взрывчатых веществ

• Автор: Морозова, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление

Обозначения и сокращения

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ МОДЕЛЬНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ПО ЛАЗЕРНОМУ ИНИЦИИРОВАНИЮ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ „
1.1 Экспериментальные результаты по лазерному зажиганию инициирующих и вторичных конденсированных ВВ

1.2 Тепловая микроочаговая модель инициирования

1.3 Цепные фотохимические модели инициирования

1.3.1 Цепная бимолекулярная фотохимическая модель

1.3.2 Цепная мономолекулярная фотохимическая модель

1.4 Сравнительный анализ, выбор рабочей модели

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫХ ОЧАГОВ

2.1 Характерные масштабы протекания процесса
2.2 Точность вычислительного эксперимента
2.3 Образование очага разогрева в области прозрачности вещества
2.3.1 Математическая формулировка задачи
2.3.2 Результаты и обсуждение вычислительного эксперимента
2.3.3 Выводы
2.4 Образование очага разогрева в области собственного поглощения вещества
2.4.1 Математическая формулировка задачи
2.4.2 Результаты и обсуждение вычислительного эксперимента
2.4.3 Выводы
ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНИЦИИРОВАНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В ОБЛАСТИ ПРОЗРАЧНОСТИ МАТРИЦЫ ВЕЩЕСТВА
3.1 Кинетика процесса зажигания (приближение реакции нулевого порядка)
3.2 Определение критических значений световых потоков
3.2.1 Время задержки зажигания

3.2.2 Форма и скорость фронта волны горения (приближение реакции нулевого порядка). Критерии определения ЭПЗ
3.3 Влияние длительности воздействующего импульса на ЭПЗ
3.4 Сопоставление расчетных данных с экспериментом
3.4.1 АТМ - инициирование с открытой поверхности образца
3.4.2 АТМ - инициирование с закрытой поверхности образца
3.4.3 ТЭН - инициирование с открытой поверхности образца
3.4.4 ТЭН - инициирование с закрытой поверхности образца
3.5 Выводы
ГЛАВА 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНИЦИИРОВАНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В ОБЛАСТИ СОБСТВЕННОГО ПОГЛОЩЕНИЯ МАТРИЦЫ ВЕЩЕСТВА
4.1 АТМ - анализ результатов вычислительного эксперимента
4.2 АТМ - сопоставление расчетных данных с экспериментом
4.3 Тэн - анализ результатов расчета
4.4 Тэн - сравнение результатов расчета с экспериментом
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение
Список использованной литературы

Обозначения и сокращения
АТМ - азиды тяжелых металлов
ВВ - взрывчатые вещества
ЛИ - лазерный импульс
ОН - оптическая неоднородность
тэн - тетранитрат пентаэритрита
УФ - ультрафиолетовая область
ЭПЗ - энергетический порог зажигания
с Дж/г-Щ - теплоемкость вещества
Ап [см] - размер (диаметр) лазерного пучка
Е 1Дж/моль] - энергия активации химической реакции
Е - коэффициент, связывающий освещенность
на поверхности и в объеме ВВ Н [Дж/см2] - пороговая плотность энергии
Из [см] - зона химической реакции
0^ Дж/молъ - тепловой эффект реакции
q [Вт/см2] - пороговая плотность потока
к(К0) - относительное сечение поглощения включения
1рсл «л1а2т, - релаксационная глубина прогрева за время ЛИ
п0 - показатель преломления ВВ
Я Дж/молъ-К] - универсальная газовая постоянная
Я0 [см] - размер (радиус) включения
Го - начальная температура
Тг - адиабатическая температура горения
С/0 - стационарная скорость горения в адиабатических
условиях
IV Дж] - пороговая энергия
г [с'1] - предэкспонент реакции

основных физических модели: цепная фотохимическая и тепловая
микроочаговая.
Исходя из литературного обзора о механизмах инициирования конденсированных ВВ (параграф 1.4), наиболее полно полученные экспериментальные закономерности в области прозрачности матрицы вещества описывает тепловая микроочаговая модель. Поэтому именно эта модель выбрана в качестве рабочей гипотезы для теоретического исследования возможности создания реакционноспособных очагов в данной работе. Поскольку существуют работы [78, 80] где авторами обсуждается вопрос правомерности предположений о создании лазерным потоком высокотемпературных очагов, способных вызывать инициирование всей массы ВВ, то возникает необходимость подробного анализа процесса создания высокотемпературных микроочагов с учетом теплоотвода из области нагрева за время действия ЛИ и с учетом сечения поглощения оптических неоднородностей как центров локализации энергии ЛИ. Поскольку точного аналитического решения задача нагрева примесного центра (например, металлического включения сферической формы) не имеет, за исключением сделанного нами асимптотического решения для длительностей воздействующего импульса т,- —* 0 и Т/ —> да, то возникает необходимость численного моделирования процесса.
Также в этой главе будет рассмотрена возможность создания тепловых очагов в области собственного поглощения в твердофазной постановке и исследована возможность реакционной способности образующихся тепловых очагов активного типа в приближении плоской конфигурации.
2.1 Характерные масштабы протекания процесса
Существование ЭПЗ в рамках тепловой очаговой теории [17] связывается в первую очередь с температурой очага и его размерами, что является наиболее информативным параметром при моделировании процесса взрыва.