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"
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»
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.
