爆轰波PPT课件

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B 、爆轰波波速线
和激波波速线类似，由(1)、(2)可得：
P1 P0 (Du0)2
(5)
V1 V0
V02
在P-V平面上,这是一个点斜式的直线方程。表示通过点 A(P0,V0)
,斜率为
tg tg (18 0 ) tg (D u0)2
V 0 2
的直线。
------爆轰波波速线（爆速线）(Miechelson线或 Rayleigh线)
说明爆轰波通过后，介质质点在爆轰波方向受到加速，如果
u0 0 ，则介质质点运动速度u1与D同向。
C、爆轰波绝热曲线——Hugoniot曲线（由3个守恒方程得到的 P－V关系在P－V平面上的几何表示）
（4）式在P－V平面上的曲线为双曲线：
e1
P1V 1 1
, e0 P0V01（爆轰前后均为理想气体，且 不变）
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C-J理论
从λ=0到λ=1是瞬间完成的，期间没有时间间隔。用e(λ) 表示单位质量(或mol)的化学反应能，则e(λ)可写为：
e()(1)Q
比内能e可表示为: e e (P ,V ,) e (P ,V ) e ()
Q：炸药爆轰热(爆轰化学反应放出的热量),
e 1 (P 1 ,V 1 , 1 ) e (P 1 ,V 1 ),e 0 (P 0 ,V 0 , 0 ) e (P 0 ,V 0 ) Q
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V
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由于
P1 V1
P0 V0
0
，所以：P1 P0 与 V1 V0 必异号。
即经过爆轰间断面，压力和比容必须反向变化，或压力与密度
必须同向变化。
P P0 和 V V0 将P－V平面分为4个区： ①不Ⅰ符，合Ⅲ守区恒中方程P ， P无0与物理V 意V义0 。同号，P
爆轰波的特征
爆轰波
冲击波
传播介质
化学反应
能量补充 传播过程状 态参数 P,ρ,T,U,D
活性介质(炸药)中 有 有
恒定
一般在惰性介质中 无 无
迅速衰减
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4.7.1 C-J理论
A、爆轰波基本关系式
由Chapman与Jouguet首先提出，后称为C-J理论。
故(3)式可写为: e 1 (P 1 ,V 1 ) e 0 (P 0 ,V 0 ) 1 2 (P 1 P 0 )V 0 ( V 1 ) Q
或表示为: e1e01 2(P 1P 0)V (0V 1)Q
(4)
(4)式即是爆轰波的Hugoniot方程。
(1),(2),(4)就是爆轰波的基本关系式。
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（4）式可写为： P 1 V 1 1P 0 V1 01 2(P 1P 0)V (0V 1)Q
若令 2 1 ，则有： 1
( P 1 2 P 0 ) V 1 ( 2 V 0 ) ( 1 4 ) P 0 V 0 2 2 Q V
（6）
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（6）式在P－V平面上为双曲线，其中心为（ 2V 0 ， 2P0 ）
两条渐V 近1线 为2 V ：0 1 1 V 0,P 1 2P 0 1 1P 0
当 V1 V0,
P1
P0
(
1) Q V0
------（7）
Q2
由（7）式知，只有 Q 0 时， P Q1
即无化学反应时，P1 P0 ，
双曲线才会通过（ V 0 , P0 ）点，
即初态点；而当 Q 0 时，
②在Ⅱ区， PP0 0 ， VV0 0 ， 对应于爆轰过程。
Ⅱ区， 爆轰
③在Ⅳ区，PP0 0 ，VV0 0 ， 对应于爆燃过程。
І区， 无物理 意义
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A(P0,V0)
Ш区，无物理 意义
Ⅳ区，爆燃
V
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对爆轰波， PP0 0 ，由（2）可知：D u0 与 u1 u0 同号，
起介质的快速化学反应------爆轰。 “爆轰波”(detonation wave)定义： 伴有快速化学反应区的冲击波------爆轰波。
冲击波＋化学反应区＝爆轰波 “爆速”(detonation velocity)定义： 爆轰波沿炸药装药传播的速度------爆速。
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4.7 爆轰波(detonation wave)
4.7.0预备知识
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
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“爆轰”、“爆轰波”与“爆速” 的概念
“爆轰”(detonation)定义： 冲击波在活性介质（反应介质）中传播并引
(3)式e1’中不仅包括物质热运动的内能，而且还包括化学反应能。 在 激 波 关 系 中 e=e(P,V) ， 而 在 爆 轰 波 关 系 中 ， 由 于 存 在 化 学 反 应，ee(P,V,)，其中λ为化学反应进展度。 λ=0 ：表示未进行化学反应的初态。 λ=1 ：表示反应终态，在C-J理论中，终态与初态重合 。
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与激波间断相似，在爆轰波间断面两侧，
3个守恒方程成立(动坐标系中)：
质量守恒： 0(D u0)1(D u1) (1) 动量守恒： P 1P 00(D u 0)u 1 ( u 0) (2)
能量守恒： e1'e0'12(P1P0)(V0V1) (3)
C-J假定：冲击波与化学反应区作为一维间断面处理，反应
在瞬间完成，化学反应速度无穷大，反应的初态和终态重合。 流动或爆轰波的传播是定常的。
一维平面波：药柱直径无限大，忽略起爆端影响。
间断面：爆轰波理解为冲击波，化学反应区作为瞬间释放能 量的几何面紧紧贴在冲击波的后面，整个作为间断面来处理， 从间断面流出的物质已处于热化学平衡态，因此波后可用热力 学状态方程来描述。
稳定爆轰(定常)：坐标系可作为惯性系建立在波阵面上。
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上述假设即是C-J假设，C-J假设把爆轰过程和爆燃过程简化 为一个含化学反应的一维定常传播的强间断面，对于爆轰过 程，该强间断面为爆轰波，对于爆燃过程则叫做爆燃波。
(1)区 u1
（0）区
D
u0
将爆轰波简化为含有化学反应的强间断面的理论通常称 为Chapman-Jouguet理论，简称C-J理论。