Механізм ґенерації «гарячих точок» у фронтах детонаційних хвиль в конденсованих енергетичних матеріялах

Abstract

В рамках кореляційної теорії рідин досліджується механізм ініціювання детонації у фронтах пласких ударних хвиль у гомогенній рідині та в рідині, що містить сферичні нанопори. У Фаулеровому моделі виконано модельні розрахунки потенціялу середніх сил у напівобмеженому метані та в метані з нанопорою. Досліджено умови самоприскорення явища емісії з відкритої, різко розвантаженої пласкої поверхні метану. Розраховано термодинамічні параметри рідкого метану, достатні для ударної дисоціяції молекуль у фронті пласкої ударної хвилі. На модельному прикладі коляпсу сферичних нанопор у метані під дією ударної хвилі досліджуються умови, достатні для дисоціяції молекуль у гетерогенних конденсованих енергетичних матеріялах. Розрахунки вказують на можливість емісії атомів та молекуль з поверхні всередину пори в умовах високих тисків та температур. Емітовані атоми можуть мати значні надтеплові швидкості. Імплозія сферично симетричного потоку атомів з надтепловими швидкостями в центрі нанопори може призвести до ударного збудження та ударного руйнування молекуль, йонізації атомів та утворення «гарячої точки» плазмової природи. Пояснюються існування нижньої та верхньої меж значень тиску ініціяції детонації в гетерогенних енергетичних матеріялах. Поява та зміна режиму гетерогенної детонації за механізмом «гарячих точок» на режим гомогенної детонації залежно від тиску в ініціюючій пласкій ударній хвилі пояснюється збіжністю емітованих поверхнею молекулярних надтеплових потоків у порах та розмірною залежністю роботи виходу частинок з поверхні нанопори. У термінах потенціялів парної взаємодії та парних кореляційних функцій атомів і молекуль сформульовано критерії для граничних значень термодинамічних параметрів запуску механізму «гарячих точок» та механізму гомогенної детонації.

Within the scope of the correlation theory of liquids, the initiation mecha-nisms of detonation in fronts of plane shock waves in homogeneous liquid and in a liquid with spherical nanopores are investigated. Within the Fowler approximation, model calculations of mean forces potential in semi-infinite methane and in methane with nanopore are performed. The conditions for selfacceleration of emission from open abrupt unloaded surface of methane are investigated. The thermodynamic parameters of liquid methane sufficient for collision dissociation of molecules on the front of plane shock wave are calculated. Using spherical-nanopores collapse in methane under the shock-wave influence as a model example, the conditions sufficient for molecules dissociation in heterogeneous condensed energetic materials are investigated. These calculations indicate the possibility of atoms and molecules emission from surface into the nanopore interior under high pressure and temperature. Emitted atoms can have high hyperthermal velocities. The implosion of spherically symmetric flow of atoms with hyperthermal velocity in nanopore centre may lead to impact excitation, impact fracture of molecules, atom ionization, and to formation of hot spot with plasma nature. The existence of the lower and upper bounds of the pressure of detonation initiation in heterogeneous energetic materials is elucidated. Appearance of heterogeneous detonation behaviour by hot-spots mechanism and its change by homogeneous detonation behaviour in relation to the pressure in initiating plane shock wave are explained by convergence of hyperthermal molecular flows emitted by the surface and size dependence of work function of particle from nanopore surface. In terms of potentials of pair interaction and pair correlation functions of atoms and molecules, the criteria for limiting values of thermodynamic parameters of initiation of hotspots mechanism and homogeneous detonation mechanism are formulated.

В рамках корреляционной теории жидкостей исследуется механизм инициирования детонации на фронтах плоских ударных волн в гомогенной жидкости и в жидкости, содержащей сферические нанопоры. В модели Фаулера выполнены модельные расчеты потенциала средних сил в полуограниченном метане и в метане с нанопорой. Исследованы условия самоускорения явления эмиссии с открытой, резко разгруженной плоской поверхности метана. Рассчитаны термодинамические параметры жидкого метана, достаточные для ударной диссоциации молекул на фронте плоской ударной волны. На модельном примере коллапса сферических нанопор в метане под действием ударной волны исследуются условия, достаточные для диссоциации молекул в гетерогенных конденсированных энергетических материалах. Расчеты указывают на возможность эмиссии атомов и молекул с поверхности внутрь поры в условиях высоких давлений и температур. Эмитированные атомы могут иметь значительные сверхтепловые скорости. Имплозия сферически-симметричного потока атомов со сверхтепловыми скоростями в центре нанопоры может привести к ударному возбуждению и ударному разрушению молекул, ионизации атомов и образованию «горячей точки» плазменной природы. Объясняется существование нижней и верхней границ значений давления инициации детонации в гетерогенных энергетических материалах. Появление и смена режима гетерогенной детонации по механизму «горячих точек» на режим гомогенной детонации в зависимости от давления в инициирующей плоской ударной волне объясняется сходимостью эмитированных поверхностью сверхтепловых молекулярных потоков и размерной зависимостью работы выхода частиц с поверхности нанопоры. В терминах потенциалов парного взаимодействия и парных корреляционных функций атомов и молекул сформулированы критерии для граничных значений термодинамических параметров запуска механизма «горячих точек» и механизма гомогенной детонации.