Détonation

La détonation est un processus de la combustion supersonique dans lequel une onde choc est due vers l'avant propagé au dégagement d'énergie dans une zone de réaction derrière elle. Elle est la plus puissante des deux classes générales de la combustion , l'autre de étant la déflagration . Dans une détonation, le choc comprime le matériel augmentant de ce fait la température au point d'allumage. Le matériel mis à feu brûle derrière le choc et libère l'énergie qui soutient la propagation de choc. Cette onde de choc autonome est différente d'une déflagration , qui propage à une vitesse subsonique (c., plus lente que la vitesse du matériel explosif lui-même de bruit de ), et sans choc ou n'importe quel changement crucial de pression. Puisque les détonations produisent des pressions, elles sont habituellement beaucoup plus destructives que des déflagrations.

La théorie la plus simple pour prévoir le comportement des détonations en gaz est connue en tant que théorie de Chapman-Jouguet (CJ) de , développée autour du tournant du 20ème siècle. Cette théorie, décrite par un ensemble relativement simple d'équations algébriques, modèle la détonation comme onde choc de propagation accompagnée du dégagement de chaleur exothermique. Une telle théorie confine la chimie et les procédés de transport diffusifs à une zone infiniment mince.

Une théorie plus complexe a été avancée pendant la deuxième guerre mondiale indépendamment par le Zel'dovich , le Von Neumann , et le Doering. Cette théorie, maintenant connue sous le nom de théorie du ZND (explosion) , admet des réactions chimiques de fini-taux et décrit ainsi une détonation comme onde choc infiniment mince suivie d'une zone de la réaction chimique exothermique. Dans l'armature de référence dans laquelle le choc est stationnaire, l'écoulement suivant le choc est subsonique. Pour cette raison, le dégagement d'énergie derrière le choc peut être transporté acoustique au choc pour son appui. Pour une détonation d'individu-propagation, le choc détend à une vitesse donnée par l'état de Chapman-Jouguet de , qui induit le matériel à la fin de la zone de réaction pour avoir une vitesse localement sonique dans l'armature de référence dans laquelle le choc est stationnaire. En effet, toute les énergie chimique est armée pour propager l'onde choc en avant.

Les théories de CJ et de ZND sont unidimensionnelles et régulières. Cependant, en quelques années 60 les expériences ont indiqué que des détonations en phase gaseux le plus souvent ont été caractérisées par les structures instables et tridimensionnelles, qui peuvent seulement dans un sens ramené à une moyenne être prévues par des théories régulières unidimensionnelles. Les calculs modernes accomplissent actuellement le progrès en prévoyant ces champs d'écoulement complexes. Beaucoup de dispositifs peuvent être qualitativement prévus, mais multi-mesurer la nature du problème rend des prévisions quantitatives détaillées très difficiles.

Des détonations peuvent être produites par les hauts explosifs , mélanges gazeux réactifs de , certains époussette et des aérosols. Des détonations thermonucléaires peuvent être impliquées dans un certain type explosions de de la supernova d'Ia.

Applications

Les détonations sont difficiles de commander et sont employées principalement pour la démolition et dans la guerre . Beaucoup de recherche est conduite sur réaliser ou empêcher la détonation dans divers matériaux pour améliorer l'exécution des explosifs et des moteurs. Une forme expérimentale de propulsion par réaction, le moteur , utilisations de détonation d'impulsion de par séries de détonations well-timed de produire de la poussée.

La détonation dans des moteurs d'échange est l'explosion supersonique non contrôlée de la charge fuel-air, et est provoquée par excessivement - les températures élevées de chambre de combustion. L'augmentation de la température de la charge fuel-air augmente la vitesse de la combustion jusqu'à ce que la flamme propage aux vitesses supersoniques, ayant pour résultat une onde de choc de pression. Cette force est extrêmement néfaste pour les moteurs à piston communs, et a souvent comme conséquence les trous soufflés par le dessus des pistons ou des fissures dans des culasses

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