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