Modèle de détonation de Zeldovich-von Neumann-Döring
Le modèle de détonation Zeldovich-von Neumann-Döring ou modèle de détonation ZND est un modèle unidimensionnel de la détonation d'un explosif. Il a été proposé au cours de la Seconde Guerre mondiale de manière indépendante par Iakov Zeldovitch[1], John von Neumann[2] et Werner Döring[3], d'où son nom.
Ce modèle admet des réactions chimiques non instantanées et par conséquent que le processus de la détonation se compose de multiples étapes successives. Tout d'abord, une onde de choc infiniment mince comprime l'explosif à haute pression, appelé pic de « von Neumann ». Au pic de von Neumann, l'explosif n'a pas encore réagi. Le pic marque l'apparition de la zone de réaction chimique exothermique, qui se termine à l'état de Chapman-Jouguet. Après cela, les produits de détonation se dilatent vers l'arrière.
Dans le cas de référence dans lequel le choc est stationnaire, le flux des gaz après le choc est subsonique. Pour cette raison, l'énergie libérée derrière le choc peut être transportée par voie acoustique jusqu'au choc, maintenant ainsi son énergie. Pour une détonation autopropageante, le choc se détend à une vitesse donnée par la condition de Chapman-Jouguet, qui impose à la matière à l'arrière de la zone de réaction d'avoir une vitesse sonique locale dans le cadre de référence dans lequel le choc est stationnaire. En effet, toute l'énergie chimique est exploitée pour propager l'onde de choc vers l'avant.
Cependant, dans les années 1960, des expériences ont révélé que les détonations en phase gazeuse étaient le plus souvent caractérisées par des structures tridimensionnelles instables, et ne pouvaient être prédites par des théories stables à une dimension que pour des valeurs moyennes. En effet, ces ondes s’apaisent à mesure que leur structure est détruite[4] - [5]. La théorie de la détonation de Wood-Kirkwood peut corriger certaines de ces limitations[6].
Notes et références
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « ZND detonation model » (voir la liste des auteurs).
- Ya. B. Zel'dovich, « К теории распространения детонации в газообразных системах [De la théorie de la propagation des détonations dans un système gazeux] », Zh. Eksp. Teor. Fiz., vol. 10, , p. 542-568
- John von Neumann, John von Neumann : Collected Works, 1903-1957, vol. 6, A. H. Taub, (ISBN 978-0-08-009566-0), Theory of detonation waves. Progress Report to the National Defense Research Committee Div. B, OSRD-549
- Werner Döring, « Über Detonationsvorgang in Gasen [On detonation processes in gases] », Ann. Phys., no 43, , p. 421-436 (ISSN 0003-4916)
- D. H. Edwards, G. O. Thomas et M. A. Nettleton, « The Diffraction of a Planar Detonation Wave at an Abrupt Area Change », Journal of Fluid Mechanics, vol. 95, no 1, , p. 79–96 (DOI 10.1017/S002211207900135X, Bibcode 1979JFM....95...79E)
- D. H. Edwards, G. O. Thomas et M. A. Nettleton, Diffraction of a Planar Detonation in Various Fuel-Oxygen Mixtures at an Area Change, vol. 75, coll. « Progress in Astronautics & Aeronautics », , 341 p. (ISBN 978-0-915928-46-0, DOI 10.2514/5.9781600865497.0341.0357)
- Kurt R. Glaesemann et Laurence E. Fried, « Improved wood–kirkwood detonation chemical kinetics », Theoretical Chemistry Accounts, vol. 120, nos 1–3, , p. 37–43 (DOI 10.1007/s00214-007-0303-9, lire en ligne)
Voir aussi
Bibliographie
- Anatoliĭ Nikolaevich Dremin, Toward Detonation Theory, Springer, (ISBN 0-387-98672-3)
- (en) Wildon Fickett et William C. Davis, Detonation : Theory and Experiment, Dover Publications, , 386 p. (ISBN 978-0-486-41456-0, lire en ligne)
- Article The detonation of explosives. Scientific American Vol. 256 No. 5 (Mai) Autor Davis, William C. - 1987