Termodynamiczne modelowanie procesów spalania, wybuchu i detonacji nieidealnych układów wysokoenergetycznych

• Autorzy: Grys S. , Trzciński W. A.

Warianty tytułu

EN

Thermodynamic modelling of processes of combustion, explosion, and detonation of non-ideal high energetic systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono termodynamiczną metodę wyznaczania stanu równowagowego reagującego, nieidealnego układu heterogenicznego. Omówiono sposoby jej zastosowania do określania parametrów spalania, wybuchu i detonacji materiałów wysokoenergetycznych. Przedstawiono aplikację numeryczną metody - kod ZMWNI. Omówiono algorytm główny kodu oraz sposoby jego użytkowania. Porównano wyniki obliczeń uzyskanych z tego programu i kodu CHEETAH. Wykonano obliczenia równowagowe parametrów wybuchu, spalania i detonacji dla wybranych materiałów, wyznaczono izentropy rozprężania produktów i energię detonacji. W obliczeniach nierównowagowych zakładano obojętność chemiczną jednego ze składników mieszaniny wybuchowej lub brak wymiany ciepła między składnikiem i produktami detonacji. Na zakończenie porównano wybrane obliczone charakterystyki detonacyjne z danymi doświadczalnymi.

EN

n this work, the thermodynamic method is presented of resolve of the equilibrium state of a reactive non-ideal heterogeneous system. The ways are described of application of the method for determination of parameters of combustion, explosion and detonation of high energetic materials. The code called ZMWNI is presented which is numerical application of the method. The main algorithm of the code and means of its use are described. Results of calculations by the use of ZMWNI and CHEETACH codes are compared. Equilibrium calculations of parameters of combustion, explosion and detonation for some explosives are performed as well as isentropes of products expansion and detonation energy are estimated. Chemical inertness of a one of components of explosive mixture as well nonappearance of heat exchange between the component and the detonation products are assumed in the non-equilibrium calculations. At the end, some calculated detonation characteristics are compared with experimental data.

Słowa kluczowe

PL

materiały wysokoenergetyczne; spalanie; wybuch; detonacja; kody termochemiczne

EN

high energy materials; combustion; explosion; detonation; thermochemical codes

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 59, nr 3
• Strony: 71--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Grys S.

autor

Trzciński W. A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] Ch. J. Mader, FORTRAN BKW: A code computing the detonation properties of explosives, Los Alamos Science Laboratory, Report LA-3704, 1967.
• [2] R. Cheret, The numerical study of the detonation products of an explosive substance, French Commission of Atomic Energy, Report CEA-R-4122,1971.
• [3] H. B. Levin, R. E. Sharples, Operator's manual for RUBY, Lawrence Livermore Laboratory, Report UCRL-6815, 1962.
• [4] M. Cowperthwaite, W. H. Zwisler, Tiger computer program documentation, Stanford Research Institute, Publication Z106, 1973.
• [5] L. E. Fried, CHEETAH 1.39 User's Manual, Lawrence Livermore National Laboratory, Manuscript UCRL-MA-117541, Rev. 3, 1996.
• [6] M. Sućeska, Calculation of the detonation properties of C-H-N-O explosives, Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 16, 1991, 197-202.
• [7] A. Papliński, Równowagowe obliczenia termochemiczne z uwzględnieniem dużej ilości składników, Biul. WAT, 42, 11, 1993, 123-143.
• [8] F. Cengiz, B. Narin, A. Ulas, BARUT-X: a computer code for computing the steady-state detonation properties of condensed phase explosives, 10th Seminar New Trends in Energetic Materials, Pardubice, 2007, 117-127.
• [9] S. Grys, W. A. Trzciński, Termodynamiczne modelowanie procesów spalania i detonacji idealnych układów heterogenicznych, Cz. 1. Podstawy teoretyczne i przegląd modeli, Biul. WAT, 58, 2, 2009, 251-274.
• [10] S. Grys, W. A. Trzciński, Termodynamiczne modelowanie procesów spalania i detonacji idealnych układów heterogenicznych, Cz. 2. Aplikacja numeryczna, Biul. WAT, 58, 2, 2009, 275-296.
• [11] E. L. Lee, H. C. Horning, J. W. Kury, Adiabatic expansion of high explosive detonation products, Lawrence Livermore National Laboratory, Report UCRL-50422, 1968.
• [12] S. J. Jacobs, Energy of detonation, United States Naval Ordnance Laboratory, Report NAVORD-4366, 1956.
• [13] W. B. White, S. M. Johnson, G. B. Danzig, Chemical equilibrium in complex mixtures, J. Chem. Phys., 28, 1958, 751-755.
• [14] S. Wiśniewski, Termodynamika techniczna, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1980.
• [15] Ch. Mader, Numerical modeling of detonations, University of California, Berkley, 1979.
• [16] M. Finger et al., The effect of elemental composition on the detonation behaviour of explosives, Proceedings of the Sixth Symposium (International) on Detonation, White Oak, 1976.
• [17] P. C. Souers, J. W. Kury, Comparison of cylinder data and code calculations for homogeneous explosives, Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 18, 1993, 175.
• [18] M. L. Hobbs, M. R. Baer, Calibrating the BKW-EOS with a large product species data base and measured C-J properties, Proceedings of the Tenth Symposium (International) on Detonation, Boston, 1994.
• [19] L. E. Fried, P. C. Souers, BKWC: An empirical BKW parametrization based on cylinder test data, Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 21, 1996, 215.
• [20] W. B. White, S. M. Johnson, G. B. Danzig, Chemical equilibrium in complex mixtures, J. Chem. Phys., 28, 1958, 751-755.
• [21] W. A. Trzciński, Application of a cylinder test for determining energetic characteristics of explosives, Journal of Technical Physics, 42, 2, 2001, 165-179.
• [22] G. E. Forsythe, M. A. Malcolm, C. B. Moler, Computer methods for mathematical computations, Prentice Hall, New York, 1977.
• [23] P. A. Person, R. Hornberg, J. Lee, Rock blasting and explosive engineering, Boca Raton, Florida, 1994.
• [24] F. A. Baum, L. P. Orlenko, K. P. Stanjukovich, V. P. Chelyshev, B. I. Shekhter, Fizika vzryva, Nauka, Moskva, 1975.
• [25] W. A. Trzciński, S. Cudziło, L. Szymańczyk, Studies of detonation characteristics of aluminium enriched RDX compositions, Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 32(5), 2007, 392-400.
• [26] R. Trębiński, W. Trzciński, E. Włodarczyk, A method for estimating the pressure in a detonation wave of an explosive with an inert addition, J. Techn. Phys., 28, 4, 1987.
• [27] R. Trębiński, Teoretyczne podstawy projektowania układów wybuchowych do dynamicznej syntezy materiałów supertwardych, WAT, Warszawa, 1992.
• [28] D. L. Ornellas, Calorimetric determinations of the heat and products of detonation for explosives: October 1961 to April 1982, Lawrence Livermore National Laboratory, Manuscript UCRL-52821, 1982.
• [29] W. A. Trzciński, J. Paszula, S. Grys, Detonation parameters and blast wave characteristics of nitromethane mixed with particles of aluminium-magnesium alloy, NTREM, Pardubice, 2008.
• [30] S. Cudziło, W. A. Trzciński, W. A. Trzciński, S. Cudziło, Characteristics of high explosives obtained from cylinder test data, Chinese Journal of Energetic Materials, 14, 1, 2006, 1-7.
• [31] D. Gałęzowski, W. A. Trzciński, M. Siwirski, Pomiar ciepła detonacji materiałów wybuchowych w bombie kalorymetrycznej wypełnionej gazem obojętnym, Biul. WAT, 54, 2-3, 2005, 83-94.