文档介绍：爆轰波基本知识(气体爆轰入手) 理论基础:气体动力学原理爆轰波是带有化学反应的冲击波,爆轰过程即是爆轰波的传播过程。(经典理论: chapmam & Jouguet 18~19 世纪提出) ( chapmam & Jouguet 卡普曼- 柔格(儒格) ) 几点假设: ①爆轰波为无限宽的准平面波,厚度忽略突跃间断面②爆轰波传播过程没有能量耗散过程, —不考虑粘性,传热等能量损失。③化学反应瞬间完成,释放出来的能量全部用来支持爆轰波的自行传播∴爆轰波即是含有化学反应能量支持的冲击波,爆轰波具有稳定的传播特性,直到反应结束。一、爆轰波 C-J 理论三大定律①质量守恒(物质不灭) 5-28 ②动量守恒(动量的变化等于外力作用的冲量) 5-28 )( 220u D D?????? DDupp?? 002??二、爆轰波 C-J 方程(基本关系式) ③能量守恒(内能的变化等于对外所作的功) 5-30 化简( 5-34 ) )(]2 )( )[()2 ( 220 22 222 200 upp uQeue D D DvD D D??????????????????vQvvppee?????) )((2 1 200202还可推导出(基本关系式) ——爆轰波米海尔逊直线(波速线) ——爆轰波雨果尼奥曲线 Q V——单位质量,单位时间,单位面积的爆轰热 20 020vv ppv D????) )(( 20022vvppu??? vQvvppee?????) )((2 1 200202—气体爆轰波稳定传播条件(理论研发的结果) (1 )卡普曼提出:对应于所有实际爆轰可能稳定传播的爆轰波速度为最小的速度。即为爆轰产物所处的状态是雨果尼奥曲线与米海逊直线相切点所确定的状态。(2 )柔格提出:爆轰波相对于爆轰产物的传播速度等于爆轰产物中的音速即或直线曲线)()( 20 02 minvv pp dv dp???? 22cu D??? 22cu D???三、 C-J 条件(1)雨果尼奥曲线对于反应区中,放出的化学能 Q V 只是一部分,若β为未反应物质量百分比,则能量方程可写成可变换为∴在 P-V 图中雨果尼奥曲线,随β↓( 未反应物质质量百分比减少)曲线位置高移。 2 0 2 0 0 2 1 ( )( ) (1 ) 2 v e e p p v v Q ?? ? ???? 1??k pv e 2 0 2 0 2 0 2 0 ( 1) ( 1) 2( 1)(1 ) ( 1) ( 1) ( 1) ( 1) v p k v k v k Q p k v k v k v k v ?? ????? ?? ?????四、 P-V 图(2)米海尔逊直线由波速方程(米海尔逊方程)变换得由此可看出,直线的斜率与波 V D有关可得一族经过初好状态( P 0、V 0)的直线 D 1线V D1D 2线V D2 V D1 <V D2 <V D3 D 3线V D3 注意:雨果尼奥曲线中并不是所有线段与爆轰过程相对应只表示反应刚结束时生成物所处的状态。)( 2020 202vvv vpp D??? 20 02vv pp tg?????(3)各线段点的意义爆轰波雨果尼奥曲线代表爆轰挑台应结束时生成物所处的状态。 A(P 0,V 0 )作等压线与等容线分别交雨果尼奥曲线于B、D点,同时该曲线的两条切线相切于 M、E点。∴雨果尼奥曲线为五段: CM 、 MB 、 BD 、 DE 、 DF ∴该段各点符合爆轰过程∴称为爆轰段:此线段上各点表示该爆轰产物在反应刚完成时的状态。 P>P CJ M 点称为爆轰 C-J 点 MB 段斜率较小称弱爆轰段 CM 段斜率较大称强爆轰段③ BD 段——无意 2段∵ P>P 0 V 2 >V 0, 此时 V D 为虚数, 不代表任何实际过程。① CM 段P 2 >P 0 V 2 <V 0(ρ 2>ρ 0)V D,u 2 均大于 0 与爆轰波传播特点相同② MB 段