爆轟和爆燃的氣體動力學(xué)理論

1.引言2.基本方程式3.波速線和雨貢紐曲線4.C-J點的解5.熵隨雨貢紐曲線的變化6.波陣面下游流體情況1.引言爆轟波—是一種伴有化學(xué)反應(yīng)的沖擊波，由于爆轟波在炸藥中傳播時得到了炸藥本身起化學(xué)反應(yīng)時所放出的能量，因而可以抵消它在傳播過程中所損失的能量，保證整個過程的穩(wěn)定性，直到全部炸藥反應(yīng)結(jié)束為止。爆燃—炸藥迅速燃燒的現(xiàn)象，其反應(yīng)區(qū)向未反應(yīng)物質(zhì)中推進速度小于未反應(yīng)物質(zhì)中的聲速。爆轟—爆轟波在炸藥中自行傳播的現(xiàn)象。其反應(yīng)區(qū)向未反應(yīng)物質(zhì)中推進速度大于未反應(yīng)物質(zhì)中的聲速。

1890年，俄國的物理學(xué)家Mikelson對爆轟的基本原理進行了深入的研究，并建立了流體動力學(xué)的爆轟理論。該理論認為：爆轟的傳導(dǎo)是由沖擊波在炸藥中傳播決定的。當(dāng)沖擊波在波陣面的強度超過某一定數(shù)值時，在傳導(dǎo)過程中沖擊波就可能在波陣面后激起猛烈的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的能量保持了沖擊波參數(shù)在整個爆轟過程中的穩(wěn)定，因此，該理論的建立不僅能正確地解釋爆轟過程中的定性特性，而且還可以對爆轟的有關(guān)參數(shù)（如速度、壓力、密度、溫度、能量等）進行相應(yīng)的計算。2.基本方程將燃燒波考慮為在一維方向的傳播穩(wěn)定的波，那么它的質(zhì)量、動量、能量守恒方程可以寫作為3.波速線和雨貢紐曲線4.C-J點的解對于給定的初始狀態(tài)和以一定速度穩(wěn)定傳播的爆轟來講，根據(jù)質(zhì)量守恒和動量守恒定律的要求，其爆轟產(chǎn)物的狀態(tài)應(yīng)該沿波速線變化；根據(jù)能量守恒的要求，爆轟波反應(yīng)產(chǎn)物的狀態(tài)必須在雨貢紐曲線的爆轟支上。因此，滿足質(zhì)量、動量、能量守恒條件的爆轟產(chǎn)物狀態(tài)應(yīng)該是由波速線和爆轟波的雨貢紐曲線的相交點或相切點所確定的狀態(tài)。C-J條件：爆轟波相對于爆轟產(chǎn)物的傳播速度等于爆轟產(chǎn)物的音速。5.熵隨雨貢紐曲線的變化6.波陣面下游流體情況當(dāng)下游流體是亞音速，那么后面的邊界條件能夠影響波。從而，強爆轟和弱爆燃將取決于下游的邊界條件。對于強爆轟，后邊界影響能夠延至波前，但不會再超過，這是因為爆轟波是以超音速傳播的。對于指定的后邊界條件（即顆粒速度和活塞速度），根據(jù)守恒定律可以解出強爆轟參數(shù)。對于弱爆燃，后邊界條件的影響會超過波前延至波前的反應(yīng)物。因此，弱爆燃的速度不能通過指定的后邊界條件的守恒定律獲得。為了確定波速，我們必須指定波相對于其前方的運動反應(yīng)物的傳播機理。