One and two dimensional numerical simulation of deflagration to detonation transition phenomenon in solid energetic materials
Katı enerjik malzemelerde yanma patlama geçişi olayının bir ve iki boyutlu sayısal benzetimi
- Tez No: 269569
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDULLAH ULAŞ, PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Kimya, Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Aeronautical Engineering, Chemistry, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 150
Özet
Mühimmat teknolojilerinde, patlayıcı (ya da en genel tanımıylaenerjik malzeme) içeren sistemlerin zarar verebilirlikincelemeleri, duyarsızlık özelliğinin sağlanması açısından önemlibir konudur. Enerjik malzemelerin değişik tipte mekanik ve ısıltehditlere karşı verdiği tepkinin hesaplanması, verimli ve güvenlibir mühimmat tasarımı açısından hayati önem taşımaktadır.1970'lerden beri bu araştırma alanında pek çok çalışmayapılmıştır.Mühimmat tasarım çalışmalarında deneysel yöntemler, oldukça pahalı ve tehlikelidir.Bu nedenle, özellikle kavramsal tasarım aşamsında, sayısal benzetim araçları1970'lerden itibaren balistik araştırmacıları tarafından yoğunbir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Bu tarz benzetim araçlarındaki temelmodelleme yaklaşımı, yanma-patlama geçişi (YPG) olayının sayısal olarak modellenmesidir.Buradan hareketle, bu tez çalışmasında, katı enerjik malzemelerde bazı mekaniketkiler altında meydana gelen YGP olayınınsayısal benzetimi yapılmıştır. Hesaplamalarda, tipik bir enerjikmalzeme olan HMX'in (C4H8N8O8) %73parçacık yüklemeli versiyonu için açık kaynaklarda verilenmodelleri kullanarak bir-boyutlu ve iki boyutlu çözücülergeliştirilmiştir. Bu modeller yanma, fazlar arası sürükleme ve ısıtransferi etkileşimi ve sıkışma kaynak terimlerini içeren iki fazkorunum denklemlerinden oluşmaktadır. Geliştirilen çözücülerdetanımlanan kısmi diferansiyel denklem (KDD) sistemi yüksek-çözünğrlğklğ merkezifarklar yönteminin zamanda ve uzayda integrasyon için kullanılması ile çözülmüştür. İki-boyutluçözücü, bir-boyutlu çözücünün temel aldığı tam iki-fazlı modelin,momentum ve enerji denklemlerinde herhangi bir indirgemeyapılmadan genişletilmesi ile geliştirilmiştir.Bir boyutlu hesaplamalarda, sıkışma, tutuşma, yanma ve patlamayageçiş karakteristikleri incelenmiştir ve açık kaynak sonuçları ileuyumlu sonuçlar elde edilmiştir. İki boyutlu hesaplamalardaise farklı hızlarda mermi çarpmasının tipik bir patlayıcı bloğundasıkışma ve tutuşma karakteristikleri üzerindeki etkisiirdelenmiştir. İncelemeler sonunda belli bir çarpma hızı değerininaltında patlayıcı bloklarında tutuşma meydana gelmeyeceği sonucunavarılmıştır. Bu çalışmanın ardından iki boyutlu çözücü özeltanımlanmış bir dalga-şekillendirici probleminin çözümü ile testedilmiş ve elde edilen sonuçların ticari bir yazılım kullanılarakelde edilen sonuçlarla iyi bir uyum içinde olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In munitions technologies, hazard investigations for explosive (ormore generally energetic material) including systems is a veryimportant issue to achieve insensitivity. Determining the responseof energetic materials to different types of mechanical or thermalthreats has vital importance to achieve an effective and safemunitions design and since 1970's, lots of studies have beenperformed in this research field to simulate the dynamic responseof energetic materials under some circumstances.The testing for hazard investigations is a very expensive anddangerous topic in munitions design studies. Therefore, especiallyin conceptual design phase, the numerical simulation toolsfor hazard investigations has been used by ballistic researchers since 1970s.The main modeling approach in such simulation tools is the numerical simulation ofdeflagration-to-detonation transition (DDT) phenomenon.By this motivation, in this thesis study, the numerical simulation ofDDT phenomenon in solidenergetic materials which occurs under some mechanical effects isperformed. One dimensional and two dimensional solvers aredeveloped by using some well-known models defined in openliterature for HMX (C4H8O8N8) with 73 %particle load which is a typical granular, energetic, solid,explosive ingredient. These models include the two-phaseconservation equations coupled with the combustion, interphasedrag interaction, interphase heat transfer interaction andcompaction source terms. In the developed solvers, the governingpartial differential equation (PDE) system is solved by employinghigh-order central differences for time and spatial integration.The two-dimensional solver is developed by extending the complete two-phase model ofthe one-dimensional solver without any reductions in momentum andenergy conservation equations.In one dimensional calculations, compaction, ignition,deflagration and transition to detonation characteristics areinvestigated and, a good agreement is achieved with the open literature.In two dimensional calculations, effect of blunt andsharp-nosed projectile impact situations on compaction andignition characteristics of a typical explosive bed isinvestigated. A minimum impact velocity under which ignition inthe domain fails is sought. Then the developed solver is testedwith a special wave-shaper problem and the results are in a goodagreement with those of a commercial software.
Benzer Tezler
- Dönel detonasyon motorlarında eşlenik ısı transferi analizi
Conjugate heat transfer analysis of rotating detonation combustors
ÜMİT YELKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONUR TUNÇER
DR. BAYINDIR HÜSEYİN SARACOĞLU
- Experimental, computational and analytical studies towards apredictive scenario for a burning accident
Başlık çevirisi yok
FURKAN KODAKOGLU
- Bir ve iki yönlü fonksiyonel kademelendirilmiş plakalarda meydana gelen hasarların peridinamik teorisi kullanılarak incelenmesi
Investigation of damages in one- and two- dimensional functionally graded plates using peridynamic theory
İBRAHİM OLMUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET DÖRDÜNCÜ
- Bir ve iki boyutlu sayısal modeller yardımıyla taşkın analizi: Kars Digor ilçesi merkez anadereleri örneği
Flood flow analysis using one and two dimensional numerical models; the case of Kars Digor district central main streams
TARIK DEMİRDELEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUTSİ SAVAŞ ERDURAN
- Numerical simulation of shockpropagation in one and twodimensional domains
Başlık çevirisi yok
HATİCE KURŞUNGEÇMEZ
Doktora
İngilizce
2015
MatematikThe University of EdinburghMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NOEL SMYTH