Numerical simulation of sliding detonation in the fine-grained mixture of explosive and inert material




Computer simulation of the detonation wave propagating in the bulk layers of the explosive (HMX) and inert admixture (NaCl) is performed by means of SPH method. The problem was solved for the plane two-dimensional formulation. The standard JWL equations of state for unreacted explosive and detonation products, the constants of whose were taken for the normal density, were used. The explosive burn was described by the macrokinetic reactor rate equation “ignition and growth” consistent with the JWL equations of state. Velocity of detonation in the bulk layers of different thicknesses is calculated. The critical thickness of the bulk layer is determined. The comparison of the results of computation with the known experimental data on RDX/soda mixture detonation is performed.

detonation wave, explosive, macrokinetic equation "ignition and growh"


Volume 14, issue 2, 2013 year


Моделирование скользящей детонации в мелкодисперсной смеси взрывчатых и инертных веществ

С помощью метода SPH проведено численное моделирование распространения детонационной волны в насыпных слоях взрывчатого вещества (октоген) и инертной добавки (NaCl). Задача решалась в плоской двумерной постановке. Для конденсированного состояния взрывчатого вещества и продуктов его детонации использовались известные уравнения состояния JWL с константами, взятыми для ВВ нормальной плотности. Разложение ВВ моделировалось с помощью макрокинетического уравнения «ignition and growh», согласованного с уравнениями состояния JWL. Рассчитана скорость детонации в насыпных слоях различной толщины. Определена критическая толщина насыпного слоя. Проведено сопоставление результатов расчета с известными данными экспериментов по детонации смеси гексоген/сода.

детонационная волна, взрывчатое вещество, макрокинетическое уравнение «ignition and growh»


Volume 14, issue 2, 2013 year



1. G.I.Taylor, Blast impulse and fragment velocities from cases //
Scientific Papers of G.I.Taylor / v.III, No 40, Cambridge Univ.
Press, 1963, P.363-369.
2. S.Abarbanel, The deflection of confining walls by explosive
loads // Isr. Journal Technology, v.4, No 1, 1966, P.77-81.
3. Станюкович К.П. Неустановившееся движение сплош-
ной среды, М.: Наука, 1971, 856 с.
4. N.E.Hoskin, J.W.S. Allan et all, The Motion of Plates and
Cylinders Driven by Detonation Waves at Tangential Incidence
// Proceedings of the IVth Symposium on Detonation,
Oct. 12-15, USA, 1965, P. 14-26.
5. В.К. Голубев, В.А. Медведкин, О нагружении преград
взрывом низкоплотного листового взрывчатого вещест-
ва // Прикладная механика и техническая физика, Т.41,
№3, 2000, С.43-47.
6. L.A. Andreevskikh, A.A. Deribas, O.B. Drennov,
A.L. Mikhailov, N.N. Titova, Mixed Explosives for Explosive
Welding of Thin Materials / X International Symposium on
EPNM-2010, Sep. 7-11, Bechichi, Montenegro, 2010.
7. J. B. Bdzil, R. Menikoff, S. F. Son, A. K. Kapila, D. S. Stewart,
Two-phase modeling of deflagration-to- detonation
transition in granular materials: A critical examination of modeling
issues // Phys. Fluids. v.11. No 2. 1999. P.378-402.
8. K.A. Gonthier and J.M. Powers, A High-Resolution Numerical
Method for a Two-Phase Model of Deflagration-to-
Detonation Transition / J. Comput. Phys. 163, 2000, P. 376.
9. Ю.В. Кратова, А.В. Федоров, В.М. Фомин, Т.А.Хмель,
Режимы распространения плоской детонации в газовзве-
сях в каналах с разрывом сечения // Физико-химическая
кинетика в газовой динамике, Т.9, 2010,
www.chemphys.edu.ru/pdf/2010-01-12-005.pdf
10. M.R. Baer, Computational modeling of heterogeneous reactive
materials at the mesoscale// Shock Compression of Condensed
Matter-1999 / Ed. by M.D. Furnish, L.C. Chhabildas
and R.S. Hixson, AIP, 2000, P. 27-33.
11. С.А. Медин, А.Н. Паршиков, Моделирование мезострук-
туры течения при распространении детонации в гетеро-
генных ВВ // Физико-химическая кинетика в газовой ди-
намике, Т.9, 2010, http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2010-01-
12-008.pdf.
12. A.N. Parshikov, S.A. Medin, I.I. Loukashenko, V.A.Milekhin,
Improvements in SPH Method by means of Interparticle Contact
Algorithm and Analysis of Perforation Tests at Moderate
Projectile Velocities // Int. J. Impact Eng. 24, 2000, P.779.
13. A.N. Parshikov, S.A. Medin, Smoothed Particle Hydrodynamics
Using Interparticle Contact Algorithms // J. Comput.
Phys. 180, 2002, P. 358.
14. E.L. Lee and C.M. Tarver, Phenomenological model of shock
initiation in heterogeneous explosives // Phys. Fluids, v.23, No.
12, 1980, P.2362.
15. J.K. Ducowicz, A General, Non-Iterative Riemann Solver
for Godunov’s Method // J. Comput. Phys. 61, 1985, P. 119.