Чисельне моделювання в дослідженнях механізму запалювання вибухових речовин лазерним випромінюванням
/ 0
- Деталі
- Категорія: Фізика твердого тіла, збагачення корисних копалин
- Останнє оновлення: 11 січня 2018
- Опубліковано: 11 січня 2018
- Перегляди: 5237
Authors:
В.В. Соболев, доктор технічних наук, професор, orcid.org/0000-0003-1351-6674, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, професор кафедри будівництва, геотехніки і геомеханіки, Лауреат Державної премії в галузі науки і техніки України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Л.М. Шиман, член-кореспондент Національної Академії Наук України, доктор технічних наук, Державне підприємство „НВО „Павлоградський хімічний завод“, генеральний директор – головний конструктор ракетних двигунів на твердому паливі, Лауреат Державної премії в галузі науки і техніки України, м. Павлоград, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
М.М. Налисько, кандидат технічних наук, доцент, orcid.org/0000-0003-4039-1571, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, доцент кафедри безпеки життєдіяльності, м. Дніпро, Україна, e-mail: 59568@i.ua
О.Л. Кириченко, кандидат технічних наук, Державне підприємство „НВО „Павлоградський хімічний завод“, головний технолог, м. Павлоград, Україна
Abstract:
Мета. Теоретичний опис поширення лазерного випромінювання в енергонасичених світлочутливих композитах як у дифузно-розсіюючих середовищах зі щільною упаковкою розсіювачів.
Методика. Аналіз і узагальнення теоретичних досліджень. Застосовано метод прямого статистичного моделювання Монте-Карло. Проведено чисельний експеримент процесу розсіювання фотонів у світлочутливих енергонасичених композитах, проаналізовані результати чисельного експерименту.
Результати. Викладені результати розрахунку освітленості в дифузно-розсіюючому середовищі (ДРС) за методом Монте-Карло. Зокрема, встановлено, що ініціювання високочутливих вибухових речовин (ВР) і світлочутливих композитів не може бути пояснено на основі уявлень про багаторазове збільшення об’ємної освітленості всередині дифузно-розсіюючого середовища щодо поверхневої, оскільки таке збільшення нездійсненне. Однак світловий режим у дифузно-розсіюючому середовищі є одним із визначальних чинників запалювання ВР лазерним випромінюванням.
Наукова новизна. Коефіцієнт дифузного віддзеркалення дифузно-розсіюючого середовища головним чином залежить від коефіцієнта виживання фотона й показника заломлення. Для кожного дифузно-розсіюючого середовища існує граничне значення радіуса лазерного променя, починаючи з якого просторова освітленість не змінюється при збільшенні радіуса лазерного променя r. Показано, що при збільшенні у зразках світлочутливих вибухових речовин (ВС) концентрації зв’язки глибина шару матеріалу з високими значеннями освітленості зростає. Причому, швидкість росту обернено пропорційна радіусу променя. Ця закономірність добре корелює зі спостережуваною експериментальною залежністю чутливості ВС від концентрації зв’язки. Так, у разі ініціювання речовини марки ВС2 лазерним променем діаметром 1,5 мм чутливість збільшилася приблизно у 2 рази при збільшенні концентрації зв’язки з 10 до 20‒30 %, у той час як для променя діаметром 4,5 мм зростання чутливості склало ~ 13 %.
Практична значимість. Результати теоретичних досліджень використані при створенні лабораторних зразків оптичного детонатора та у дослідженнях спрацьовування оптичних детонаторів у залежності від енергетичних і геометричних характеристик лазерного променю.
References
1. Chernai, A.V., Sobolev, V.V., Ilyushin, M.A. and Zhitnik, N.E., 1994. Generating mechanical pulses by the laser blasting of explosive coatings [pdf]. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 2, pp. 106–111. Available at: <http://sibran.ru/upload/iblock/789/789051705b1d5f2d 37dbb20809f27ca8.pdf> [Accessed 25 January 2017].
2. Chernai, A. V., Sobolev, V. V., Chernai, V. A., Ilyushin, M. A. and Dlugashek, A., 2003. Laser initiation of charges on the basis of di-(3-hydrazino-4-amino-1,2,3-triazol)-copper (II) perchlorate [pdf]. Fizika Goreniya i Vzryva, 3, pp. 105–110. Available at: <http://www.sibran.ru/upload/iblock/c21/c21aeefbffd79e0c9dbcdd538dc9d9fd.pdf> [Accessed 25 January 2017].
3. Ilyushin, M.A., Kotomin, A.A. and Dushenok, S.A., 2017. Laser initiation of photosensitive energy materials, promising for spacecraft pyroautomatics systems. [pdf] Vestnik “NPO im. S.A. Lavochkina”, 1, pp. 43–52. Available at: <http://www.laspace.ru/upload/ iblock/c1d/c1d4330a58a437cdce27cd471b97975c.pdf> [Accessed 25 January 2017].
4. Ilyushin, M.A., Sudarikov, A.M. and Tselinsky, I.V., 2010. Metal complexes in high-energy compositions. St. Petersburg: Leningrad State University named after Pushkin.
5. Privalov, V.E., Seteikin, A.Yu. and Fotiadi, A.E., 2013. Simulation of laser radiation propagation in inhomogeneous media with complex geometry, St. Petersburg SPU Journal of Engineering Science and Technology. Physics and Mathematics, 1(165), pp. 45–54.
6. Wang, L.-H., Jacques, S.L. and Zheng, L.-Q., 1995. Monte Carlo modeling of photon transport in multi-layered tissues [pdf]. Computer Methods and Programs in Biomedicine, 47, pp. 131–146. Available at: <http://oilab. seas.wustl.edu/epub/1995LWCMPBMcml. pdf> [Accessed 25 January 2017].
7. Pavlov, M.S. and Krasnikov, I.V., 2010. Monte Carlo modelling of optical-radiation propagation in biological media with closed internal inhomogeneities [pdf]. Journal of Optical Technology, 10, pp. 15–19. Available at: <http://opticjourn.ifmo.ru/file/article/10049.pdf> [Accessed 25 January 2017].
8. Starukhin, P.Y. and Klinaev Y.V., 2011. Application of the Monte Carlo method for modeling passage of ultrashort laser pulses through an inhomogeneous medium with moving scatterers, Journal of Applied Spectroscopy, 2, pp. 277–281 [online]. Available at: <https://elibrary.ru/item.asp?id=15591148> [Accessed 25 January 2017].
9. Akhmetshin, R., Razin, A. and Ovchinnikov, V., 2014. Effect of laser radiation wavelength on explosives initiation thresholds. Journal of Physics: Conference Series [e-journal], 552, pp. 1–4. http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/552/1/ 012015.
10. Kriger, V.G., Tsipilev, V.P. and Kalenskii, A.V., 2009. Explosive decomposition of silver azide single crystals for various diameters of the irradiated area [pdf], Combustion, Explosion and Shock Waves, 6, pp. 105–107. Available at: <http://www.sibran.ru/upload/iblock/ 08d/08dfe86ac9389cce7322d8e162b89e9b.pdf> [Accessed 25 January 2017].
Архів журналу