Введение к работе
Актуальность темы. Среди разнообразных взрывчатых веществ особое место занимают гетерогенные смеси последних с дисперсными, недетоннрующнмп добавками в виде твердых частиц. Введением частиц удается изменять энергетические характеристики заряда, работоспособность расширяющихся продуктов детонации, параметры детонационной волны. Взрывчатые смеси с дисперсными частицами широко используются в технике и встречаются в природе: в пиротехнических устройствах, при детонационном напылении материалов, при горении металлизированных топлив ракетных двигателей, при смешении угольный пыли с рудничным газом в шахтах и т.д.
При распространении детонации в таких смесях за фронтом волны образуется газовзвесь продуктов детонации с частицами, разлет которой сопровождается образованием мощных ударных волн в окружающей среде и, в случае химически активных частиц, их воспламенением и горением. В настоящее время подробно изучены влияние частиц на параметры детонационной волны и газодинамика одномерного движения газовзвеси продуктов детонации с твердыми частицами. Характер распространения детонационной волны в цилиндрическом заряде взрывчатого вещества с твердыми частицами (гладкость фронта, стационарность) и газодинамические особенности двумерного разлета газовзвесп продуктов детонации изучены недостаточно. Таким образом, исследование детонации и разлета продуктов взрывчатых веществ с твердыми частицами, проведенное в диссертационной работе, является актуальным в теоретических и практических приложениях.
Цель работы: Экспериментальное исследование процесса разлета цилиндрических образцов, заполненных взрывчатым веществом и металлическими частицами. Построение математической модели и численное исследование газодинамики двумерного разлета продуктов детонации взрывчатого вещества с твердыми, инертными частицами за волной, распространяющейся вдоль оси цилиндрического заряда.
Научная новизна. В диссертации экспериментально исследован характер распространения детонационной волны в цилиндрическом заряде металлизированного взрывчатого вещества. Получены немонотонные зависимости скорости детонации и угла разлета продуктов в окрестности фронта волны в зависимости от массовой концентрации частиц. Экспериментально исследовано влияние горения частиц на растекание продуктов детонации прореагировавшего заряда в объеме взрывной камеры.
На основе результатов экспериментов построена математическая модель осеснмметрнчного разлета газовзвесн продуктов детонации с твердыми, инертными частицами за плоскостью Чепмена-Жуге в постановках "запыленного" и эффективного газов. Численным моделированием выявлены основные газодинамические особенности разлета, обусловленные влиянием частиц и бокового растекания газовзвесн.
Выполнен расчет параметров сжатого ударной волной слоя воздуха в окрестности фронта детонационной волны с учетом диссоциации за скачком. Показано, что для плотных взрывчатых веществ температура сжатого ударной волной слоя воздуха оказывается выше температуры продуктов детонации в плоскости Чепмена-Жуге.
Практическая ценность работы. Полученные в диссертации результаты могут быть использованы при разработке технологий с применением детонации зарядов взрывчатых веществ с твердыми частицами, при проектировании устройств, создающих высоконерасчетные двухфазные струн. Проведенный анализ температур в сжатом слое воздуха и плоскости Чепмена-Жуге позволяет по-новому интерпретировать результаты измерения температур при детонации конденсированных взрывчатых веществ.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах в Институте механики (рук. академик Г.Г. Черный) и кафедры "Волновой и газовой динамики" механико-математического факультета (рук. академик В.Н. Шемякин) Московского государственного университета им. И.В. Ломоносова. Результаты работы получили положительную оценку.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Диссертация содержит 162 страницы машинописного текста, включая 33 рисунка и список цитированной литературы из 136 наименований.