Исследование структуры детонационных волн методом молекулярной динамики
Диссертация
Все вышеприведенные причины и обусловили необходимость применения метода молекулярной динамики (ММД), который, в силу своего пространственно-временного масштаба, дает уникальную возможность для детализированных исследований на субатомном уровне как особенности механизма химических реакций и переноса энергии, которые управляют детонационной волной, так и условий, которые влияют на эти механизмы… Читать ещё >
Список литературы
- Зельдович Я.Б., Компанеец A.C. Теория детонации. Москва, «Наука», 1955, 268с.
- Станюкович К.П. Физика взрыва. Москва, «Наука», 1975. 703с.
- Davis W.C. The Detonation of Explosives II J. Sei. Amer. 1987. — V.256. -N.5. — P.98−105.
- Aleshaev A.N., Batrakov A.M., Fedotov M.G., G.N.Kulipanov, L.A.Luckjanchikov et al. Methods of research of the detonation and shock wave processes with the help of SR. Possibilities and prospects. // Nucl. Instr. And Meth. 2001. — A470. — P.240−244.
- Алешаев A.H., Зубков П. И., Кулипанов Г. Н., Лукьянчиков Л. А., Ляхов Н. З. и др. Применение синхротронного излучения для исследования детонационных и ударно-волновых процессов // Физика горения и взрыва. 2001. — Т.37. — N.5. — С.104−113.
- Уокер Ф.Е. Сравнение классической и современной теории детонации // Хим.Физ. 1995. Т. 14. -N.12. — С.47−67.
- Уокер Ф.Е. Новое подтверждение идеи физической кинетики // Хим. Физ. 1998. -Т.17. -N.1. -С.25−29.
- Дремин А.Н. О реальности химических изменений молекулярных конденсированных ВВ в процессе их сжатия в ударном фронте детонационной волны II Хим. Физ. 1997. Т. 16. — N.9. — С. 113−118.
- Дремин А.Н. Открытия в исследовании детонации молекулярных конденсированных взрывчатых веществ в XX веке // Физика горения и взрыва. 2000. — Т.36. — N.6. — С.31−44.
- Дремин А.Н. О структуре фронта детонационных волн молекулярных конденсированных ВВ. // Химическая физика процессов горения и взрыва. Сборник трудов XII Симпозиум по горению и взрыву. Черноголовка. Ч. II. — 2000. — с. 126−129.
- П.Шведов К. К. Некоторые вопросы детонации конденсированных взрывчатых веществ //Хим.Физ. 2004. Т.23. -N.l. — С.27−49.
- Karo A.M., Hardy J.R., Walker F.E. Theoretical studies of shock initiated detonation // Acta. Astronautica. 1978. — V.5. — P.1041−1050.
- Hardy J.R., Karo A.M., Walker F.E. Molecular Dynamics of Shock and Detonation Phenomena in Condensed Matter // Prog. Astronaut. Aeronaut. -1981. V.75. P.209−225.
- Elert M.L., Deaven D.M., Brenner D.W., White C.T. One-dimensional molecular-dynamics simulation of the detonation of nitric oxide // Phys. Rev. B. 1989. — V.39. -N.2. — P.1453−1456.
- Tersoff J. New Empirical Model for the Structural Properties of Silicon // Phys. Rev. Lett. 1986. — V.56. -N.6. — P.632−635.
- Tersoff J. New empirical approach for the structure and energy of covalent systems // Phys. Rev. B. 1988. — V.37. -N.12. — P.6991−6999.
- Brenner D.W. Molecular potentials for simulating shock-induced chemistry // Shock Compression of Condensed Matter 1991, ed. Schmidt S.C., Dick R.D., Forbes J.W., Tasker D.G. Elsevier Science Publishers. 1992. — P. l 15−121.
- Brenner D.W., Robertson D.H., Elert M.L., White C.T. Detonation at Nanometer Resolution Using Molecular Dynamics // Phys. Rev. Lett. -1993. V.70.-N. 14. — P.2174−2177.
- Элерт M.JI., Робертсон Д. Г., Уайт Ч. Т. Эффекты сильных возмущений на модельный ударный фронт, поддерживаемый химической реакцией // Хим.Физ. 1995. Т.14. -N.12. — С.41−45.
- Элерт M.JI., Барретт Дж.Дж., Уайт K.T. Исследование детонационных свойств методом молекулярной динамики // Хим. Физ. 1998. Т. 17. -N.2. — С.12−14.
- Robertson D.H., Brenner D.W., White C.T. Molecular Dynamics Analysis of Shock Phenomena // High-Pressure Shock Compression of Solid III, ed. Davison and Shahnipoor, Springer-Verlag, New York 1997. — Ch.2.
- Robertson D.H., Brenner D.W., White C.T. Split Shock Waves from Molecular Dynamics // Phys. Rev. Lett. 1991. — V.67. — N.22. — P.3132−3135.
- Robertson D.H., Barrett J.J.C., Elert M.L., White C.T. Self-similar behavior from molecular dynamics simulations of detonations // Shock Compression of
- Condensed Matter 1997, ed. Schmidt S.C., Forbes J.W. AIP Press, New York 1998. — P.297−300.
- Swanson D.R., Mintmire J.W., Robertson D.H., White C.T. Detonation hugoniots from molecular dynamics simulations //Хим.Физ. 1999. Т. 18. -N.10. — С.63−66.
- Swanson D.R., White C.T. Self-similarity in atomistic simulations of a detonating system // Хим. Физ. 2001. T.20. — N. 10. — C.6−8.
- Swanson D.R., White C.T. Steady flow detonations from molecular dynamics simulations of detonations // Shock Compression of Condensed Matter 1997, ed. Schmidt S.C., Forbes J.W. AIP Press, New York 1998. -P.297−300.
- Barrett J.J.C., Brenner D.W., Robertson D.H., White C.T. Detonation of solid 03: effects of void collapse // Shock Compression of Condensed Matter 1995, ed. Schmidt S.C., Tao W.C. AIP Press, New York 1996. — P. 191 194.
- Barrett J.J.C., Robertson D.H., Elert M.L., White C.T. Detonation hugoniot for ozone from molecular dynamics simulations // Shock Compression of Condensed Matter 1997, ed. Schmidt S.C., Forbes J.W. AIP Press, New York 1998. -P.329−331.
- Barrett J.J.C., Robertson D.H., White C.T. Molecular dynamics simulations of shock-induced chemistry in solid // Хим.Физ. 1999. Т. 18. — N.10. -C.103−106.
- Tsai D.H., Trevino S.F. Molecular dynamical studies of the dissociation of a diatomic molecular crystal. I. Energy exchange in rapid exothermic reactions И J. Chem. Phys. 1983. V.79. — N 4. — P. 1684−1697.
- Trevino S.F., Tsai D.H. Molecular dynamical studies of the dissociation of a diatomic molecular crystal. II. Equilibrium kinetics II J. Chem. Phys. 1984. -V.81. — N1. — P.248−256.
- Tsai D.H., Trevino S.F. Simulation of the initiation of detonation in an energetic molecular crystal // J. Chem. Phys. 1984. V.81. — N12. — P.5636−5637.
- Rice B.M., Mattson W., Grosh J., Trevino S.F. Molecular-dynamics study of detonation. I. A comparison with hydrodynamic predictions // Phys. Rev. E. 1996. V.53. -N 1.-P.611−622.
- Rice B.M., Mattson W., Grosh J., Trevino S.F. Molecular-dynamics study of detonation. II. The reaction mechanism // Phys. Rev. E. 1996. V.53. — N 1.- P.623−635.
- Rice B.M., Mattson W., Trevino S.F. Molecular-dynamics investigation of the desensitization of detonable material // Phys. Rev. E. 1998. V.57. — N 5.- P.5106—5111.
- Rice B.M., Hare J., Pai S.V., Mattson W., Krasco G., Trevino S.F., Sorescu D.C., Thompson D.L. Theoretical chemistry: applications in energetic materials research // Хим. Физ. 2001. T.20. — N. 10. — C.9−13.
- Sorescu D.C., Rice B.M., Thompson D.L. Intermolecular Potential for the Hexahydro-l, 3,5-trinitro-l, 3,5-s-triazine Crystal (RDX): A Crystal Packing, Monte Carlo, and Molecular Dynamics Study // J. Phys. Chem. B. 1997. -V.101. -N 5. -P.798−808.
- Germann T.C. Large-scale molecular dynamics simulations of shock-induced plasticity, phase transformations, and detonation // Shock Compression of Condensed Matter 2001, ed. Furnish M.D., Thadhani N.N., Horie Y. AIP Press, New York -2002. P.333−338.
- Germann T.C., Holian B.L., Lomdahl P. S., Heim A.J., Maillet J.B. Molecular dynamics simulations of detonation in defective explosive crystals // Proceedings of 12th International Detonation Symposium, August 11 16th, 2002, San Diego, California.
- Brenner D.W., Robertson D.H., Elert M.L., White C.T. Detonation at Nanometer Resolution Using Molecular Dynamics. Errata // Phys. Rev. Lett.- 1996. V.76. -N.12. — P.2202.
- Peyrard M., Odiot S., Lavenir E., Schnur J.M. Molecular model for cooperative propagation of shock-induced detonations in energetic solids and its application to nitromethane // J. Appl. Phys. 1985. — V.57. — N.7. -P.2626−2636.
- Peyrard M., Odiot S., Oran E., Boris J., Schnur J.M. Microscopic model for propagation of shock-induced detonations in energetic solids // Phys. Rev. B. 1986. — V.33. — N.4. — P.2350−2363.
- Lambrakos S.G., Peyrard M., Oran E., Boris J. Molecular-dynamics simulations of shock-induced detonations in solids // Phys. Rev. B. 1989. -V.39. — N.2. — P.993−1005.
- Maffre P., Peyrard M. Molecular-dynamics investigations of shock-induced detonations in inhomogeneous energetic crystals // Phys. Rev. B. 1989. -V.45. -N.17. — P.9551−9561.
- Phillips L. Initiation of detonation in three-dimensional crystals with defects II J. Phys.: Condens. Matter- 1995. V.7. — N.40. — P.7813−7822.
- Kawakatsu T., Ueda A. A Molecular Dynamics Study of the Nucleation and Growth Process in an Exothermically Reacting System // J. Phys. Soc. Jpn. -1987. V.56. — N.3. — P.847−850.
- Kawakatsu T., Matsuda T., Ueda A. A Molecular Dynamics Study of an Exothermically Reacting System- A Detonation Phenomenon // J. Phys. Soc. Jpn. 1988,-V.57.-N.4.-P.1191−1198.
- Kawakatsu T., Ueda A. A Molecular Dynamics Study of Relaxation Processes at a Detonation Wave Front // J. Phys. Soc. Jpn. 1988. — V.57. -N.9. — P.2955−2965.
- Kawakatsu T., Ueda A. A Molecular Dynamics Study of an Exothermically Reacting System- The Effects of the Finite Lifetime Activated Complex on the Structure of the Detonation Wave Front // J. Phys. Soc. Jpn. 1989. -V.58. -N.3. — P.831−837.
- Allen M.P., Tildesley D.J. Computer simulation of liquids. Oxford University Press., 1987, 385p.
- Haskins P.J., Cook M.D. Molecular dynamics studies of shock initiation in a model energetic materials // Shock Compression of Condensed Matter 1993, ed. Schmidt S.C., Shaner J.W., Samara G.A., Ross M. AIP Press, New York 1994. — P.1341−1344.
- Haskins P.J., Cook M.D. Molecular dynamics studies of thermal and shock initiation in energetic materials // Shock Compression of Condensed Matter 1995, ed. Schmidt S.C., Tao W.C. AIP Press, New York 1996. — P.195−198.
- Haskins P.J. Molecular dynamics studies of initiation in energetic materials // Journal De Physique IV. 1995. — V.5. — C4 — P.595−597.
- Haskins P.J., Cook M.D., Fellows J., Wood A. Molecular dynamics studies of fast decomposition in energetic molecules // Proceedings of 11th International Detonation Symposium, August 31 September 4, 1998, Snowmass Village, Colorado. P.897−903.
- Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твёрдого тела. Т.2, Москва, 1979, 422 с.
- Головнев И.Ф., Головнева Е. И., Фомин В. М. Моделирование процессов соударения твердых тел методом молекулярной динамики // Докл. РАН. 1997. — Т.356. — N.4. — С.466 — 469.
- Головнев И.Ф., Головнева Е. И., Конев А. А., Фомин В. М. Физическая мезомеханика и молекулярно-динамическое моделирование // Физическая Мезомеханика. 1998. — T.l. — N.2. — С.21−33.
- Головнев И.Ф., Калинина А. П. Применение оператора эволюции для описания динамики гамильтоновых систем. — Новосибирск, 1993. (Препринт/ СО РАН. ИТПМ- N.6−93)
- Каплан И.Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий. -Москва, «Наука», 1982, 301 с.
- Бараш Ю.С. Силы Ван-дер-Ваалъса. Москва, «Наука», 1988, 344 с.
- Китайгородский И.И. Молекулярные кристаллы. Москва, «Наука», 1968, 306 с.
- Stillinger F.H., Weber Т. A. Computer simulation of local order in condensed phases of silicon // Phys. Rev. B. 1985. — V.31.-N.8. — P. 5262−5271.
- Evans B.L., Yoffe A.D. Structure and stability of inorganic azides // Proc. Roy. Soc. A. 1957. — V.238. — P. 568−574.
- Боуден Ф., Иоффе А. Быстрые реакции в твердых веществах. — Москва, «Наука», 1962. 242с.
- Zeman S., Dimun М., Truchlik S., Kabatova V. The relationship between the kinetic data of the low-temperature thermolysis and the heats of explosion of inorganic azides // Thermochimica. Acta. 1984. — V.80 — P. 137−141.
- Zeman S. Modified Evans-Polanyi-Semenov relationship in the study of chemical micromechanism governing detonation initiation of individual energetic materials // Thermochimica. Acta. 2002. — V.384 — P. 137−154.
- Зубарев Д.Н. Неравновесная статистическая термодинамика. -Москва, «Наука», 1971. 415с.
- Tsai D.H. The virial theorem and stress calculation in molecular dynamics // J. Chem. Phys. 1979. V.70. -N 3. — P. 1375−1382.
- Fickett W., Davis W.C. Detonation. Theory and Experiment. New York, Dover Publications, Inc., 2001, 386 pp.
- Колмогоров A.H. Теория вероятностей и математическая статистика. Москва, «Наука». 1986, 534с.
- Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твёрдого тела. Т.1, Москва, 1979, 399 с.
- Клименко В.Ю., Дремин А. Н. Структура фронта ударной волны в жидкости //Докл. АН. СССР. 1979. — Т.249. — N.4. — С.840 — 843.
- Клименко В.Ю., Дремин А. Н. Структура фронта ударной волны в твердом теле //Докл. АН. СССР. 1980. — Т.251. -N.6. — С. 1379 — 1381.
- Клименко В.Ю., Дремин А. Н. О кинетике реакций распада во фронте ударной волны // Сборник «Химическая физика процессов горения и взрыва. Детонация «Черноголовка, 1980. — С.69−73.
- Dremin A.N., Klimenko V.Yu. The Effect of the Shock-Wave Front on the Origin of Reaction //Prog. Astronaut. Aeronaut. 1981. — V.75. P.253−268.
- Uhlenbeck G.E., Ford G.W. Lectures in Statistical Mechanics, American Mathematical Society, 1963. 307 p.
- J. J. Erpenbeck Molecular dynamics of detonation. I. Equation of state and Hugoniot curve for a simple reactive fluid // Phys. Rev. A. 1992. — V.46. -N.10.-P. 6406- 6416.
- Consortium for Computational Material Science «ACCMS-2» (Новосибирск, 2004 г.), Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов (Томск, 2004 г.).
- Представленные результаты были опубликованы в следующих работах:
- Уткин А.В. Изучение детонационных явлений в кристалле методом молекулярной динамики // Материалы XXXVII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс «: Математика. Новосибирск. Изд-во НГУ, 1999. С.59−60.
- Головнев И.Ф., Уткин А. В., Фомин В. М. Метод молекулярной динамики и расчеты процессов детонации // Тезисы конференции «Современные проблемы механики». Москва, 1999, С.60−61.
- Головнев И.Ф., Уткин A.B., Фомин В. М. Переходные режимы детонации и их моделирование методом молекулярной динамики // Физическая Мезомеханика -1999. Т.2. — N.6. — С.41−50.
- Уткин А.В. Влияние формы внутримолекулярного потенциала на мезоструктуру фронта детонационной волны // Тезисы докладов III Всероссийской конференции молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов». — Томск, Россия, 2000, С.98−99.
- Уткин A.B., Головнев И. Ф., Фомин В. М. Моделирование процессов в твердотельном ВВ методом молекулярной динамики // Тезисы
- Международной конференции «Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика «. — Новосибирск: ИВТ СО РАН, 2001, С. 325.
- Ю.Головиев И. Ф., Уткин А. В., Фомин В. М. Влияние формы внутримолекулярного потенциала на мезоструктуру фронта детонационной волны // Физическая Мезомеханика 2001. — Т.4. -N.1. — С.11−15.
- З.Уткин А. В., Головнев И. Ф., Фомин В. М. Зарождение и развитие детонации в трехмерном молекулярном кристалле // Физическая Мезомеханика 2002. — Т.5. -N.4.C. 9−14.
- Utkin A.V., Golovnev I.F., Fomin V.M. Molecular dynamics simulation of the processes in 3-D solid-state explosives// XXXI Summer School «Advanced Problems in Mechanics-2003 «: Book of Abstracts. -St. Petersburg, Russia, IPME RAS, 2003. P.92.
- V.M. Fomin, I.F. Golovnev, A.V. Utkin Relation between the atomistic picture and continuum mechanics description of detonating solid-state explosives // Shock Waves 2003. — V.13. — N.2. — P. 155−165.
- Уткин A.B. Детализированное исследование параметров детонационной волны в молекулярном кристалле при помощи метода молекулярной динамики // Тезисы докладов 10 Всероссийской конференции молодых ученых «ВНКСФ-10». Москва, 2004, С.359−360.
- A.V. Utkin, I.F. Golovnev, V.M. Fomin, Molecular-dynamics simulation of processes in 3-D solid explosives // Materials Physics and Mechanics -2004. V.7. — P. 54−60.
- A.V. Utkin, I.F. Golovnev, V.M. Fomin Influence of physical properties of explosives on the characteristics of detonation waves: a molecular-dynamics study // Физическая Мезомеханика. Спец. выпуск 2004. -Т.7. -Ч.1.С. 78−81.