MODELING OF DETONATION : ROLE OF VACANCIES IN THE INITIATION OF DETONATION IN AN ENERGETIC CRYSTAL

Résumé
Nous avons utilisé la méthode de dynamique moléculaire pour une étude préliminaire de l'initiation de la détonation dans un cristal moléculaire énergétique contenant des lacunes. Le modèle est un filament à deux dimensions de 8 x 240 molécules diatomiques susceptibles de dissociation exothermique. La réaction est initiée à l'une des extrémités du filament par chauffage. La dynamique de la détonation est suivie par le calcul des mouvements des molécules en cours de dissociation en fonction du temps. Les résultats montrent que pour ce modèle particulier, les lacunes ont tendance à diffuser par mouvement thermique, et que l'effet des défauts se traduit nettement par une réduction de l'effet de cage sur la dissociation. Ceci en retour produit un effet mesurable sur l'initiation de la détonation, la vitesse de réaction, les profils d'énergie et de contraintes, et la vitesse de propagation du choc. Afin d'étudier l'effet d'un groupe de lacunes sur l'initiation, il sera nécessaire de modifier les potentiels interatomiques-intermoléculaires pour stabiliser la configuration lacunaire. A noter dans cette recherche le fait que les calculs ont été entièrement réalisés sur un ordinateur personnel pilotant une carte coprocesseur 32-bit. On a trouvé que l'utilisation d'un tel système pour modéliser sur une grande échelle des problèmes physiques s'est avérée à la fois pratique et économique.

Abstract
We have employed the method of molecular dynamics in a preliminary study of the initiation of detonation in an energetic molecular crystal containing vacancy defects. The model was a two-dimensional filament of 8 x 240 diatomic molecules which were capable of undergoing exothermic dissociation. The reaction was initiated at one end of the filament by heating. The ensuing dynamics of detonation was followed by calculating the motions of the dissociating molecules as a function of time. The results showed that with this particular model, there was a tendency for the vacancies to diffuse by thermal motion, and that the net effect of the vacancies was the reduction of the caging effect on dissociation. This in turn produced a measurable effect on the initiation of detonation, the reaction rate, the energy and the stress profiles, and the shock propagation velocity. In order to study the effect of a cluster of vacancies on iniitiation, it will be necessary to modify the interatomic-intermolecular potentials so as to stabilize the vacancy configuration.