Model detonacji ZND

Model detonacji ZND jest jednowymiarowym modelem procesu detonacji materiału wybuchowego . Został zaproponowany podczas II wojny światowej niezależnie przez YB Zel'dovicha , Johna von Neumanna i Wernera Döringa , stąd nazwa.

Model ten dopuszcza reakcje chemiczne o skończonej szybkości, dlatego proces detonacji składa się z następujących etapów. Po pierwsze, nieskończenie cienka fala uderzeniowa spręża materiał wybuchowy do wysokiego ciśnienia zwanego kolcem von Neumanna . W punkcie szczytowym von Neumanna materiał wybuchowy nadal nie reaguje. Kolec oznacza początek strefy egzotermicznej reakcji chemicznej, która kończy się w stanie Chapmana-Jougueta . Następnie produkty detonacji rozszerzają się wstecz.

W układzie odniesienia, w którym wstrząs jest nieruchomy, przepływ następujący po wstrząsie jest poddźwiękowy . Z tego powodu energia uwalniana za wstrząsem może być transportowana akustycznie do wstrząsu w celu jego podtrzymania. W przypadku samorozprzestrzeniającej się detonacji wstrząs rozluźnia się do prędkości określonej przez warunek Chapmana-Jougueta , który powoduje, że materiał na końcu strefy reakcji ma lokalną prędkość dźwięku w układzie odniesienia, w którym wstrząs jest nieruchomy. W efekcie cała energia chemiczna jest wykorzystywana do propagacji fali uderzeniowej do przodu.

Jednak w latach sześćdziesiątych XX wieku eksperymenty ujawniły, że detonacje w fazie gazowej najczęściej charakteryzowały się niestabilnymi, trójwymiarowymi strukturami, które można przewidzieć tylko w sensie uśrednionym za pomocą jednowymiarowych teorii stacjonarnych. Rzeczywiście, takie fale są tłumione, gdy ich struktura jest niszczona. Teoria detonacji Wooda-Kirkwooda może skorygować niektóre z tych ograniczeń.

Dalsza lektura