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Modelo de detonación ZND

El modelo de detonación ZND es un modelo unidimensional para el proceso de detonación de un explosivo . Fue propuesto durante la Segunda Guerra Mundial de forma independiente por Yakov Zeldovich , [1] John von Neumann , [2] y Werner Döring , [3] de ahí el nombre.

Este modelo admite reacciones químicas de velocidad finita y, por lo tanto, el proceso de detonación consta de las siguientes etapas. Primero, una onda de choque infinitesimalmente delgada comprime el explosivo a una alta presión llamada pico de von Neumann . En el punto del pico de von Neumann, el explosivo aún permanece sin reaccionar. El pico marca el inicio de la zona de reacción química exotérmica, que termina en la condición de Chapman-Jouguet . Después de eso, los productos de la detonación se expanden hacia atrás.

En el marco de referencia en el que el choque es estacionario, el flujo que sigue al choque es subsónico . Debido a esto, la liberación de energía detrás del choque puede transportarse acústicamente hasta el choque para su soporte. Para una detonación autopropagante, el choque se relaja a una velocidad dada por la condición de Chapman-Jouguet, que induce al material al final de la zona de reacción a tener una velocidad sónica local en el marco de referencia en el que el choque es estacionario. En efecto, toda la energía química se aprovecha para propagar la onda de choque hacia adelante.

Sin embargo, en la década de 1960, los experimentos revelaron que las detonaciones en fase gaseosa se caracterizaban con mayor frecuencia por estructuras tridimensionales inestables, que solo pueden predecirse en un sentido promediado mediante teorías unidimensionales estables. De hecho, dichas ondas se extinguen a medida que se destruye su estructura. [4] [5] La teoría de detonación de Wood-Kirkwood puede corregir algunas de estas limitaciones. [6]

Referencias

  1. ^ Zel'dovich, Ya. B. (1940). "Sobre la teoría de la propagación de la detonación en sistemas gaseosos"К теории распространения детонации в газообразных системах[Sobre la teoría de la propagación de detonaciones en sistemas gaseosos]. Zhurnal Éksperimental'noĭ i Teoreticheskoĭ Fiziki (en ruso). 10 : 542–568. hdl :2060/19930093969. Traducción al inglés.
  2. ^ von Neumann, J. (1963) [1942]. "Teoría de las ondas de detonación. Informe de progreso para el Comité de Investigación de Defensa Nacional, División B, OSRD-549 (PB 31090)". En Taub, AH (ed.). John von Neumann: Obras completas, 1903-1957 . Vol. 6. Nueva York: Pergamon Press. págs. 178-218. ISBN 978-0-08-009566-0.
  3. ^ Döring, W. (1943). "Über Detonationsvorgang in Gasen" [Sobre los procesos de detonación en gases]. Annalen der Physik (en alemán). 43 (6–7): 421–436. Código bibliográfico : 1943AnP...435..421D. doi : 10.1002/andp.19434350605. ISSN  0003-4916.
  4. ^ Edwards, DH; Thomas, GO; Nettleton, MA (1979). "La difracción de una onda de detonación plana en un cambio abrupto de área". Revista de mecánica de fluidos . 95 (1): 79–96. Código Bibliográfico :1979JFM....95...79E. doi :10.1017/S002211207900135X. S2CID  123018814.
  5. ^ Edwards, DH; Thomas, GO; Nettleton, MA (1981). AK Oppenheim; N. Manson; RI Soloukhin; JR Bowen (eds.). Difracción de una detonación planar en varias mezclas de combustible y oxígeno en un cambio de área . Progreso en Astronáutica y Aeronáutica. Vol. 75. p. 341. doi :10.2514/5.9781600865497.0341.0357. ISBN 978-0-915928-46-0.
  6. ^ Glaesemann, Kurt R.; Fried, Laurence E. (2007). "Cinética química de detonación mejorada de Wood-Kirkwood". Theoretical Chemistry Accounts . 120 (1–3): 37–43. doi :10.1007/s00214-007-0303-9. S2CID  95326309.

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