Мезопроцессы и мезоструктуры в гетерогенной детонации

• Автор: Ершов, Александр Петрович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 244 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1 МЕХАНИКА ДВУХФАЗНЫХ СРЕД
1.1 Континуальная теория двухфазных течений
1.1.1 Двухскоростная система
1.1.2 Коротковолновая неустойчивость
1.1.3 Нелокальная модель
1.2 О быстрой фильтрации газа
1.2.1 Быстрые движения газа в пористой среде
1.2.2 Компактирование непрочной пористой среды газовым поршнем
1.3 Неустойчивость вытеснения
1.3.1 Вытеснение плотной жидкости
1.3.2 Эксперимент. Влияние анизотропии
1.4 Дискретные подходы к двухфазным течениям
2 ДВУХФАЗНАЯ ДЕТОНАЦИЯ
2.1 Конвективные волны - экспериментальные данные
2.1.1 Двухфазные режимы - литературные данные
2.1.2 Детонация сильноразбавленного ВВ
2.2 Континуальная модель двухфазного течения
2.3 Пористое насыпное ВВ
2.3.1 Стационарная волна
2.3.2 Инициирование. Роль дробления

2.3.3 Роль эрозионных эффектов и неустойчивости на поверхности зерна
2.4 Конвективные волны в жесткой пористой среде
2.4.1 Континуальная модель. Заторможенность
2.4.2 Изотермическая детонация
2.4.3 Детонация системы газ-пленка
2.4.4 Модель решеточного газа для конвективных волн
2.5 Роль неодномерности и нестационарное™
3 МЕЗОПРОЦЕССЫ В ПЛОТНЫХ ВВ. ОБРАЗОВАНИЕ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
3.1 Углерод в детонационных волнах - экспериментальные данные
3.2 Условия сохранения алмаза
3.2.1 Газодинамика взрыва в камере
3.2.2 Распределения температуры в камере
3.3 Рост компактных частиц
3.3.1 Ограниченная размером коагуляция
3.3.2 Микродинамика коагуляции
3.4 Образование фрактальных агрегатов
3.5 Мезопроцессы в смесевых ВВ
3.5.1 Постановка эксперимента
3.5.2 Расчет детонации в ячейке
3.5.3 Роль материала электродов
3.5.4 Результаты экспериментов
3.5.5 Обсуждение результатов
3.5.6 Газодинамика взаимодействия компонентов
3.6 Динамическое рентгеновское рассеяние
3.6.1 Физика рассеяния
3.6.2 Расчет сигналов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

образование нерегулярных структур, вызванных к жизни неоднородностями среды и неустойчивостью течения. Хотя во многих экспериментальных работах наблюдались резко неоднородные течения в активных двухфазных средах, теоретическое осмысление таких процессов пока отстает.
В данной работе исследуются разнообразные мезопроцессы, происходящие в различных гетерогенных течениях, в основном при детонации, и сопутствующие им мезоструктуры. Под мезопроцессом здесь понимается всякий процесс образования или эволюции неоднородности, масштаб которого меньше характерного размера данного течения (например, размера зоны реакции при детонации), но больше молекулярного размера. Таким образом, сюда включаются и неустойчивости движения во взвесях и пористых средах, в том числе в пористых взрывчатых веществах (ВВ), и гидродинамическое взаимодействие компонентов гетерогенных ВВ, и рост ультрадисперсных углеродных частиц при взрыве. Несмотря на внешнюю несхожесть, эти процессы объединяет одна черта - возникновение структур в результате развития неустойчивостей.
Например, в гетерогенной детонации сама зона реакции - пример сложного структурного образования, в котором существен более мелкий этаж Структуры - неоднородности в виде пор или частиц. Первым стимулом к данной работе были интереснейшие режимы детонации, полученные JI.A. Лукьянчиковым, В.В. Митрофановым, A.B. Пинаевым и другими коллегами автора в Институте гидродинамики СО РАН им. М.А. Лаврентьева. Стремление понять эти сложные процессы привело к рассмотренным в главах 1 и 2 моделям различного «класса» - и привычным континуальным, описывающим среднюю структуру волн, и стохастическим моделям решеточного газа, отражающим случайную компоненту течения.
Схожесть структур, образующихся при росте кластеров из мелких частиц, при вытеснении вязкой жидкости из пористой среды и при электрическом пробое [7], поразительна. В этих классических областях определяющим процессом является лапласовская неустойчивость границ раздела, подробно обсуждаемая в главе 1 данной работы. Развитие «фрактальной» физики в 80-х годах послужило нам поводом задуматься о возможности

Уравнение (1.30) решалось численно. Задавалось пробное граничное значение £о, при котором Р = 1. Из (1.31) вычислялась стартовая производная дР/д£ и проводилось интегрирование, пока интегральная кривая не достигала одной из осей координат. Методом последовательных приближений подбиралось такое £о > при котором интегральная кривая приходила в начало координат, т. е. выполнялось «правое» граничное условие Р(0) = 0.
На рис. 1.6,а показаны интегральные кривые при различных показателях адиабаты 7. Значение £о оказалось слабо зависящим от 7. Так, при 7 = 3 £о = —1,4364, а при 7=1 £о = —1,2367. При 7 > 1 решение в

1,6 7 а
г= 3 \ я


-1,5 -1 -0,5 £
Рис. 1.6.
нуле имеет двучленную степенную асимптотику: при £ —>
тЛ(1/2-1/7)
Р = —А£
(27 — 1)(7 — 1)
Коэффициент А > 0. Например, при 7 = 3 А = 1,025, а при 7 = 1,67 А =1,67.
При 7 = 1 асимптотика получается более сложной. Прямым вычислением можно проверить, что в этом случае вблизи нуля

При этом производная дР/д£ имеет логарифмическую особенность.