Zastosowanie sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji do opisu wybuchu kulistego ładunku materiału wybuchowego w powietrzu atmosferycznym

Korzystając z założeń sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji, sformułowano graniczne zagadnienie początkowo-brzegowe wybuchu kulistego ładunku materiału wybuchowego (MW) w powietrzu atmosferycznym. Równania ruchu całkowano metodą rozpadu dowolnych nieciągłości Godunowa z wydzieleniem frontu uderzeniowej fali podmuchu oraz granicy produktów detonacji. Wyniki obliczeń numerycznych dla sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji porównano z podobnymi obliczeniami przy wykorzystaniu dokładnego opisu procesu detonacji MW. Ustalono, że ze względu na maksymalne wartości ciśnień na froncie fali podmuchu oraz wartości otrzymywanych impulsów nadciśnienia, sekwencyjny model natychmiastowej detonacji można stosować do opisu tej fali na względnych odległościach ξD > ξkr (ξkr ≈ 6 dla badanego ładunku trotylu). Ogólną prawidłowością są mniejsze wartości maksymalnych ciśnień na froncie fali podmuchu dla modelu natychmiastowej detonacji w porównaniu z odpowiednimi wartościami dla zagadnienia pełnego (ρDN < ρD) na odległościach ξD < ξD1 (ξD1 ≈ 7,5 dla trotylu), natomiast w zakresie ξ D > ξD1 spełniona jest relacja ρDN > ρD z tendencją do zanikania różnic wartości ze wzrostem odległości od centrum wybuchu. Stwierdzono, że fala podmuchu dla modelu detonacji natychmiastowej jest opóźniona (pojawia się później w wybranej odległości od centrum wybuchu) w zakresie ξD < ξD2 (ξD2 ≈ 17 dla trotylu) i przyspieszona (pojawia się wcześniej) dla ξD > ξD2.

On the strength of assumptions of the sequential type of an instantaneous detonation, the initial boundary-value problem has been formulated for the spherical charge explosion in an atmosphere. The motion equations have been solved by means of a numerical scheme of the Godunov’s method of disintegration an arbitrary discontinuity with separating the blast wave front and the detonation products boundary. The results of numerical calculations for the sequential type of an instantaneous detonation have been compared with similar computations when taking advantage of the rigorous description of a detonation process. It has been ascertained, that considering the maximum pressure values in the blast wave front, as well as obtained values of the overpressure pulses, the sequential type of an instantaneous detonation may be applied to describe this wave to the relative distances of ξD > ξkr (ξkr ≈ 6 for the TNT charge examined). The general principle are less values of maximum pressures on comparison with appropriate values for the complete problem (ρDN < ρD) at the distances ξD < ξD1 (ξD1 ≈ 7.5 for TNT), whereas in the range ξD > ξD1 the inequality ρDN > ρD is satisfied with a tendency to decay the values of differences with increasing the distance from the explosion centre. It has been stated, that the blast wave, when applying the sequential type of an instantaneous detonation, is behind time (comes later at a settled distance from the explosion centre) in the range ξD < ξD2 (ξD2 ≈ 17 for TNT) and it is accelerated (appears sooner) for ξ D > ξD2.