物理化学学报 >> 2019, Vol. 35 >> Issue (8): 858-867.doi: 10.3866/PKU.WHXB201812011
刘海1,*(),李毅1,马兆侠1,周智炫1,李俊玲1,何远航2,*()
收稿日期:
2018-12-03
录用日期:
2019-01-25
发布日期:
2019-02-28
通讯作者:
刘海,何远航
E-mail:liumy2016@163.com;heyuanhang@bit.edu.cn
基金资助:
Hai LIU1,*(),Yi LI1,Zhaoxia MA1,Zhixuan ZHOU1,Junling LI1,Yuanhang HE2,*()
Received:
2018-12-03
Accepted:
2019-01-25
Published:
2019-02-28
Contact:
Hai LIU,Yuanhang HE
E-mail:liumy2016@163.com;heyuanhang@bit.edu.cn
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摘要:
采用ReaxFF分子动力学方法同时结合多尺度冲击技术(MSST)模拟了4-10 km·s-1定常冲击波加载下含能共晶CL-20/HMX沿不同晶格矢量的初始物理化学响应。获得了系统温度、压力、密度以及粒子速度的时间演化路径,以及初始分解路径,最终稳定反应产物和冲击雨贡纽等。研究结果表明:冲击波入射至含能共晶后,物理上依次经历诱导期、快压缩、慢压缩以及膨胀过程。快压缩和慢压缩过程分别对应反应物的快分解和慢分解。采用指数函数对反应物的衰减曲线进行拟合,并比较了共晶中反应物的衰减速率。整体上,随着冲击波速度的增加,反应物响应的时间逐渐提前,并且,冲击波沿各晶格矢量入射后,共晶中CL-20分子分解的响应时间均早于HMX。CL-20快分解阶段的衰减速率最高,HMX快分解的衰减速率居其次。相对于快分解阶段,慢分解阶段各反应物的衰减速率差异较小。含能共晶的初始反应路径是CL-20聚合形成二聚体,而冲击诱导共晶分解的初始反应路径是CL-20中N-NO2键断裂形成NO2。随后产生N2O,NO,HONO,OH,H等中间小分子。最终稳定产物是N2,H2O,CO2,CO和H2。晶格矢量b,c方向冲击感度相同,低于晶格矢量a方向的感度。冲击诱导共晶中CL-20和HMX分解的最小冲击波速度(us)分别为6 km·s-1和7 km·s-1。采用冲击雨贡纽关系计算得到沿晶格矢量a,b,c冲击诱导CL-20/HMX共晶起爆的压力分别为16.52 GPa,17.41 GPa和17.41 GPa。爆轰压力范围介于36.75 GPa-47.43 GPa。
刘海,李毅,马兆侠,周智炫,李俊玲,何远航. 定常冲击波作用下六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/奥克托今(HMX)含能共晶初始分解机理研究[J]. 物理化学学报, 2019, 35(8), 858-867. doi: 10.3866/PKU.WHXB201812011
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表1
拟合得到的诱导期以及两级衰减速率"
us(km·s-1) | a | b | c | ||||||
τa (ps) | kCL-20 (ps-1) | kHMX (ps-1) | τa (ps) | kCL-20 (ps-1) | kHMX (ps-1) | τa (ps) | kCL-20 (ps-1) | kHMX (ps-1) | |
6 | 2.3/- | 0.190/0.004 | - | 2.6/- | 0.167/0.003 | - | - | 0.00565/- | - |
7 | 2.2/3.8 | 0.69/0.02 | 0.12/0.008 | 2.3/2.9 | 0.89/0.01 | 0.005/- | 2.2/5 | 0.353/0.025 | 0.008/- |
8 | 1.9/2.4 | 0.89/0.22 | 0.47/0.089 | 1.9/2.3 | 1.06/0.17 | 0.75/0.104 | 1.9/2.4 | 0.910/0.229 | 0.07/- |
9 | 1.8/2.0 | 5.6/0.62 | 4.140/0.568 | 1.8/1.9 | 6.26/0.99 | 1.796/0.965 | 1.7/2 | 5.08/- | 1.07/0.55 |
10 | 1.6/1.8 | 12.1/- | 9.220/2.120 | 1.7/1.7 | 12.240/- | 6.785/- | 1.6/1.8 | 12.12/- | 6.203/- |
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