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液态硝基甲烷中空腔坍塌过程中的温度场演化第二部分:反应情形

计算物理 2018-04-04 v1 流体动力学

摘要

我们研究非理想炸药中空腔坍塌效应作为控制其感度的手段。主要目的是理解局部温度峰值(热点)的起源,其在早期点火阶段起主导作用。因此,我们对硝基甲烷中冲击诱导的单气体空腔坍塌进行二维和三维数值模拟。点火是流体动力学与放热化学反应之间复杂相互作用的结果。在本工作第一部分中,我们通过在数学模型中关闭反应项,重点研究了坍塌过程中的流体动力学效应。在此,我们恢复反应项,并研究存在化学反应时空腔的坍塌。我们采用多相模型,克服了当前反应介质中空腔坍塌建模的挑战,从而获得跨材料界面的无振荡温度场,以便使用基于温度的反应速率定律。数学和物理模型通过实验和分析数据进行了验证。我们确定了先前(在本工作第一部分中)确定的高温区域中哪些会导致点火,并评估了其反应强度和反应增长率。通过比较纯材料与单空腔材料的点火时间,我们量化了空腔坍塌对硝基甲烷的敏化作用;点火发生的时间不到纯材料点火时间的一半。我们比较了二维和三维模拟,以考察第三维度对热点拓扑结构、温度和反应强度的变化。显然,通过使用三维模拟可以避免延迟的点火时间。通过比较惰性模拟和反应模拟,并检查最大温度场及其增长率,我们研究了在所考虑的时间尺度内化学反应对热点拓扑结构和强度的影响。

关键词

引用

@article{arxiv.1710.03167,
  title  = {The evolution of the temperature field during cavity collapse in liquid nitromethane. Part II: Reactive case},
  author = {Louisa Michael and Nikolaos Nikiforakis},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1710.03167},
  year   = {2018}
}

备注

Due to the limitation "The abstract field cannot be longer than 1,920 characters", the abstract appearing here is slightly shorter than the one in the PDF file