MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS OF THE PROPAGATION OF A DETONATION WAVE IN A CRYSTAL

Résumé
Nous présentons une approche microscopique des ondes de détonation induites par choc dans les solides qui utilise la dynamique moléculaire pour déterminer la structure du front de détonation. Nous montrons que des résultats utiles peuvent être obtenus a partir d'un simple modèle uni-dimensionnnel puis nous présentons les résultats de simulations sur un modèle bidimensionnel. Les échelles d'espace et de temps accessibles à la dynamique moléculaire sont discutées et nous décrivons la structure de l'onde de détonation. Nous montrons que la quantité d'énergie transférée dans les modes transversaux joue un role fondamental pour déterminer si un solide peut supporter des ondes de détonation et déterminer leur vitesse quand elles existent. La simulation de systèmes de plus grande taille montre que, dans son état stable, le front de détonation est oblique par rapport à la direction de propagation. Ceci suggère que les structures courbes associées aux cellules de détonation pourraient avoir une analogie au niveau microscopique. Des extensions possibles de la méthode sont présentées.

Abstract
We present a microscopic approach to shock induced detonations in solids which uses molecular dynamics to determine the structure of the detonation wavefront. We show that some useful results can be deduced from a simple one-dimensional model and then present two-dimensional simulations. The time and space scales that can be investigated in this approach are discussed and the structure of the detonation wave is described. We show that the amount of energy transferred into transverse modes plays a crucial role in determining if a solid can sustain a detonation and the speed of the detonation wave when it exists. Simulations of larger systems show that in the stable state the detonation front is oblique to the direction of the propagation. This suggests that the curved structures at the detonation front associated with detonation cells may have an analogy at the microscopic level. Possible extensions of the method are discussed.