Caractérisation expérimentale et numérique de l'effet de diamètre de charge sur la détonation de mélanges explosifs homogènes et hétérogènes

Abstract

Dans ce travail expérimental et numérique, nous avons mis au point des équations d état et des lois de libération d énergie permettant de décrire la propagation et l extinction de la détonation dans deux ensembles de composition explosives condensées homogènes ou hétérogènes. Les compositions homogènes étaient des mélanges de 2-Nitropropane et d Acide Nitrique et les compositions hétérogènes étaient constituées de Nitrométhane et de grains quasi-sphériques de Perchlorate d Ammonium de diamètre moyen 9, 35, 90, 200 et 400 m. Dans notre étude expérimentale, nous avons établi une base de données relative à l effet du diamètre de charge sur la célérité de détonation, y compris le diamètre critique de propagation, en fonction de la richesse des compositions et de la taille des grains des compositions hétérogènes, toutes monomodales. Dans notre étude numérique, nous avons étudié la propagation et l extinction de la détonation à l aide d une hypothèse de quasi monodimensionnalité de l écoulement pour estimer l effet de l expansion du confinement sur la zone de réaction. Nous avons modélisé le fluide réactif par une réunion de deux phases, l une non brûlée et l autre brûlée, supposées en équilibre thermique. Nous avons ainsi obtenu des paramètres pour nos lois de libération d énergie permettant de décrire nos résultats expérimentaux. Sous ces hypothèses, ces paramètres peuvent maintenant être utilisés pour simuler des phénomènes de détonation à plus grande échelle dans ces compositions.In this numerical and experimental work, we focus our attention on equation of state and heat release law which allow to describe propagation and extinction of detonation in two different kind of explosives compositions: homogeneous and heterogeneous. Homogeneous mixtures are composed of 2-Nitropropane and Nitric Acid and heterogeneous mixtures are composed of Nitromethane and bead Ammonium Perchlorate with mean diameter of 9, 35, 90, 200 and 400 m. In our experimental study, we have established a data base on charge diameter effect on detonation velocity, including critical diameter, in function of the equivalence ratio of the mixture and the size of particles for monomodal heterogeneous compositions. In our numerical work, we have studied detonation propagation and extinction under assumption of quasi-monodimensionnal flow to estimate the effect of the confinement expansion on the reaction zone. We have modelised the reactive flow by union of unburnt and burnt phases, in thermal equilibrium We have obtain parameters for heat release law which allow to describe our experimental results. Under these assumptions, those parameters could be used to stimulate detonation phenomena for this mixtures on large scale.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF