Kích nổ

Lý thuyết đơn giản nhất để dự đoán hành vi của các vụ nổ trong chất khí được gọi là lý thuyết Chapman-Jouguet (CJ), được phát triển vào khoảng đầu thế kỷ 20. Lý thuyết này, được mô tả bằng một bộ phương trình đại số tương đối đơn giản, mô hình hóa sự kích nổ như một sóng xung kích lan truyền kèm theo sự tỏa nhiệt tỏa ra. Một lý thuyết như vậy giới hạn các quá trình vận chuyển hóa học và khuếch tán trong một vùng cực kỳ mỏng.

Một lý thuyết phức tạp hơn đã được Zel'dovich , von Neumann và W. Doering đưa ra trong Thế chiến II một cách độc lập . ^{[11] [12] [13]} Lý thuyết này, ngày nay được gọi là lý thuyết ZND , thừa nhận các phản ứng hóa học tốc độ hữu hạn và do đó mô tả một vụ nổ như một sóng xung kích cực mỏng, tiếp theo là một vùng phản ứng hóa học tỏa nhiệt. Với hệ quy chiếu của một chấn động đứng yên, dòng chảy sau là cận âm, do đó vùng phản ứng âm học nằm ngay sau mặt trước đạo trình, điều kiện Chapman-Jouguet . ^{[14] [15]} Cũng có một số bằng chứng cho thấy vùng phản ứng là bán kim loại trong một số chất nổ. ^[16]

Cả hai lý thuyết đều mô tả mặt trận sóng ổn định và một chiều. Tuy nhiên, vào những năm 1960, các thí nghiệm cho thấy rằng các vụ nổ pha khí thường được đặc trưng bởi các cấu trúc không ổn định, ba chiều, mà chỉ có thể dự đoán theo nghĩa trung bình bằng các lý thuyết ổn định một chiều. Thật vậy, những làn sóng như vậy bị dập tắt khi cấu trúc của chúng bị phá hủy. ^{[17] [18]} Lý thuyết kích nổ Wood-Kirkwood có thể sửa chữa một số hạn chế này. ^[19]

Các nghiên cứu thực nghiệm đã tiết lộ một số điều kiện cần thiết cho việc nhân giống các mặt tiền như vậy. Trong khu vực giam giữ, phạm vi thành phần của hỗn hợp nhiên liệu và các chất oxy hóa và tự phân hủy với chất trơ thấp hơn một chút so với giới hạn cháy và đối với các mặt trước mở rộng hình cầu ngay bên dưới chúng. ^[20] Ảnh hưởng của việc tăng nồng độ chất pha loãng đối với việc mở rộng các ô kích nổ riêng lẻ đã được chứng minh một cách trang nhã. ^[21] Tương tự, kích thước của chúng lớn dần khi áp suất ban đầu giảm xuống. ^[22] Vì chiều rộng ô phải phù hợp với kích thước ngăn chặn tối thiểu, nên bất kỳ sóng nào bị kích hoạt quá mức bởi bộ khởi tạo sẽ bị dập tắt.

Mô hình toán học đã dần dần nâng cao để dự đoán các trường dòng chảy phức tạp đằng sau các cú sốc gây ra phản ứng. ^{[23] [24]} Cho đến nay, vẫn chưa có mô tả đầy đủ về cách cấu trúc được hình thành và duy trì đằng sau các sóng không xác định.

Khi được sử dụng trong các thiết bị nổ, nguyên nhân chính gây ra thiệt hại do kích nổ là phía trước vụ nổ siêu âm (một làn sóng xung kích mạnh ) ở khu vực xung quanh. Đây là một sự khác biệt đáng kể so với hiện tượng xì hơi trong đó sóng tỏa nhiệt là cận âm và áp suất tối đa lớn nhất là một phần tám ^{[ cần dẫn nguồn ]} . Do đó, kích nổ là một tính năng cho mục đích phá hủy trong khi khử cháy được ưu tiên cho việc tăng tốc đường đạn của súng cầm tay . Tuy nhiên, sóng nổ cũng có thể được sử dụng cho các mục đích ít phá hủy hơn, bao gồm lắng đọng lớp phủ lên bề mặt ^[25] hoặc làm sạch thiết bị (ví dụ: loại bỏ xỉ ^[26] ) và thậm chí hàn nổ với nhau các kim loại mà nếu không thì không thể nung chảy. Động cơ kích nổ xung sử dụng sóng kích nổ để đẩy trong không gian vũ trụ. ^[27] Chuyến bay đầu tiên của máy bay chạy bằng động cơ kích nổ xung diễn ra tại Cảng Hàng không & Vũ trụ Mojave vào ngày 31 tháng 1 năm 2008. ^[28]

Nổ không chủ ý khi bùng cháy được mong muốn là một vấn đề trong một số thiết bị. Trong chu trình Otto , hay động cơ xăng, nó được gọi là tiếng gõ động cơ hoặc tiếng ping hoặc tiếng kim, và nó gây ra mất công suất, nóng quá mức và sốc cơ học có thể dẫn đến hỏng động cơ cuối cùng. ^{[29] [ tham chiếu vòng tròn ] [30]} Trong súng cầm tay, nó có thể gây ra hỏng hóc nghiêm trọng và có khả năng gây chết người.

Động cơ kích nổ xung là một dạng động cơ phản lực xung đã được thử nghiệm nhiều lần vì điều này mang lại tiềm năng tiết kiệm nhiên liệu tốt.

• Kích nổ carbon
• Ngòi nổ
• Kích nổ một vụ nổ
• Viên kim cương phát nổ
• Thiết bị chống cháy nổ
• Sự bùng nổ giao cảm
• Thử nghiệm hạt nhân
• Tiền định
• Tình trạng Chapman-Jouguet
• Tiếng gõ động cơ
• Giảm phát
• Yếu tố hiệu quả tương đối

• Video trên Youtube chứng minh vật lý của một làn sóng nổ
• Cơ sở dữ liệu về kích nổ trong phòng thí nghiệm động lực học GALCIT