Атомистическое моделирование и кинетика химических реакций в детонации модельного твердого АВ взрывчатого вещества



Detonation molecular dynamics simulation and chemical kinetics in a condensed AB model explosive

A two-component kinetic model is developed to represent exothermal reactions in a model AB explosive in which interatomic interaction is determined by the simplified REBO potential. The molecular dynamics (MD) simulation provides time-dependent profiles of chemical compounds, temperature, density etc..., in the model explosive. Optimal kinetic coefficients are obtained by a minimization of the difference between the kinetic model numerical solution and chemical compound profiles observed in series of MD simulations of isochoric thermal decomposition. The moving-window MD simulation of self-sustained detonation front with associated kinetics of chemical reactions is used to validate our kinetic model.

molecular dynamics, detonation, kinetics of chemical reactions, AB model

Семен Мурзов, О. В. Сергеев, Василий Викторович Жаховский

Том 16, выпуск 4, 2015 год



Предложена кинетическая модель для описания химических реакций в модельном АВ взрывчатом веществе в котором взаимодействие атомов описывается упрощенным REBO потенциалом. Молекулярная динамика (МД) служит аналогом эксперимента, где получаются зависимости химического состава, температуры, плотности и других термодинамических величин от времени. Оптимальные кинетические коэффициенты реакций определяются путем минимизации численного решения уравнений химической кинетики и результатов МД моделирования изохорического термического разложения АВ взрывчатки. Модель позволяет воспроизводить химические превращения в самоподдерживающейся детонации, полученные при МД моделировании в подвижном окне (MW-MD) модельной АВ взрывчатки.

молекулярная динамика, детонация, кинетика химических реакций

Семен Мурзов, О. В. Сергеев, Василий Викторович Жаховский

Том 16, выпуск 4, 2015 год



1. Wildon Ficket., William C. Davis Detonation // University of California. p. 386, 1979.
2. John H. S. Lee The detonation phenomenon // Cambridge University Press. p. 388, 2008.
3. Sergeev O., Yanilkin A. Molecular dynamics simulation of the burning front propagation in PETN // Journal of physics: Conference Series. Vol. 500, 2014.
4. Сергеев О.В., Янилкин А.В. Молекулярно-динамическое моделирование движения фронта горения в монокристалле ТЭНа // Физика горения и взрыва. Т. 53, 2014.
5. Brenner D.W., Elert M.L., White C.T. Shock Compression in Condensed Matter 1989 // Elsevier Science Publishers. Amsterdam, P. 263, 1990.
6. Brenner D.W., Robertson D.H., Elert M.L., White C.T. // Phys. Rev. Lett. 70, 2174, 1993.
7. Zhakhovsky V.V., Budzevich M.M., Landerville A.C., Oleynik I.I., White C.T. // Phys. Rev. E, 90, 033312, 2014
8. Anisimov S.I., Zhakhovsky V.V., Fortov V.E. // JETP Lett. Vol. 65, p. 755, 1997.
9. Zhakhovsky V.V., Nishihara K., Anisimov S.I. // Phys. Rev. Lett. Vol. 66, p. 99, 1997.
10. Zhakhovsky V.V., Zybin S.V., Nishihara K., Anisimov S.I. // Phys. REv. Lett. 83, 1175, 1999.
11. Zhakhovsky V.V., Budzevich M.M., Oleynik I.I., White C.T. // Phys. Rev. Lett. 107, 135502, 2011.
12. Nelder J.A., Mead R. A simplex method for function minimization // Computer Journal. Vol. 7, pp. 308-313, 1965.
13. Медин С.А., Паршиков А.Н. Моделирование мезоструктуры течения при распространении детонации в гетерогенных ВВ // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010. Т. 9. 6c. http://chemphys.edu.ru/issues/2010-9/articles/127/
14. Паршиков А.Н., Лозицкий И.М. Численное моделирование кумулятивного эффекта в микроканале взрывчатого вещества // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2011. Т.11. 6c. http://chemphys.edu.ru/issues/2011-11/articles/180/