爆轰波PPT课件
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3.3炸药的爆轰理论
炸药径向间隙效应
视频1 视频2
可采取选用爆速大的炸药和大直径药 卷及坚固外壳等措施，实现稳定爆轰。
视频1
视频2
七、爆速的测定方法
炸药的爆速是衡量炸药爆炸性能的重 要标志量，也是目前可以比较准确测定的 一个爆轰参数。
测量方法 （1）导爆索法 （2）电测法 （3）高速摄影法
视频1 视频2
l
h
导爆索法测爆速
一、冲击波的基本概念
1、压缩波基本概念
P P
P1
P0 x
均 匀 区
扰 动 区
未扰 动区
P0 x
视频1
视频2
在无限长气筒活塞右侧充满压力为P0 的气体，当活塞在F力的作用下向右运动 时，活塞右侧气体存在三个区域： 压力为P1的均匀区 压力介于P1与P0之间的扰动区 压力仍为P0的未扰动区
视频1
视频2
视频1 视频2
2
1 0
使介质运动的力是波阵面两边的压力差 PH P0 在单位时间内流进波阵面的介质质量为 0 ( D u0 ) 其速度的变化为 ( D u 0 ) ( D u H ) u H u 0 根据动量守恒定律有：
PH P0 0 ( D u 0 )( u H u 0 )
已反应的药包
视频1 视频2
未反应的药包
1)炸药达到稳定爆轰前有 一个不稳定的爆炸区。
2)在特定的条件下，每种 炸药都会有一个不变的炸 药特征爆速Di。 3) 每种炸药都存在一个最 小的临界爆速Dc。波速低 于Dc后，冲击波将衰减为 音波而导致爆轰熄灭。
炸药包在冲击波激发下的爆轰过程
视频1 视频2
（2）爆轰波模型
H ( D u H )[ E H
火灾基本知识PPT课件
常州大学安全工程研究所 邢志祥
三、爆轰波波速和压力
2、压力
①压力
.
化学计量比的氢—氧混合物的爆轰波速表
混合物
P2(105P a)
2H2+O2
(2H2+O2)+5 O2
(2H2+O2)+5 N2
(2H2+O2)+5 H2
(2H2+O2)+5 He
18.05 14.13 14.39 15.97 16.32
已燃区和未燃区的一层薄薄的化学反应发光区。
.
火焰前沿结构及其浓度分布示意图
δ
δp
δc
f∞ f
T∞
p
ρ
T Ti
W
Tm
f=0 x
x
T
u
.
2、特点 （1）由预热区和化学反应区两部分组成；
（2）其中存在强烈的导热和物质扩散。
研究对象
对象特点
研究机理
.
3、火焰传播机理
（1） 火焰传播的热理论 热理论认为：火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反
C2H4+3O2
2209
C2H4+2O2+8N2
1743
C2H2+1.5O2
2716
C2H2+1.5O2+N2
2414
C3H8+3O2
2600
C3H8+6O2
2280
1-C4H1常0+州大4O学安2 全工程研究所 邢志祥 2613
（2）计算
u
2
PP P
2
(1/
P
1/
)
化学计量比的氢—氧混合物的爆轰波速表
三、爆轰波波速和压力
2、压力
①压力
.
化学计量比的氢—氧混合物的爆轰波速表
混合物
P2(105P a)
2H2+O2
(2H2+O2)+5 O2
(2H2+O2)+5 N2
(2H2+O2)+5 H2
(2H2+O2)+5 He
18.05 14.13 14.39 15.97 16.32
已燃区和未燃区的一层薄薄的化学反应发光区。
.
火焰前沿结构及其浓度分布示意图
δ
δp
δc
f∞ f
T∞
p
ρ
T Ti
W
Tm
f=0 x
x
T
u
.
2、特点 （1）由预热区和化学反应区两部分组成；
（2）其中存在强烈的导热和物质扩散。
研究对象
对象特点
研究机理
.
3、火焰传播机理
（1） 火焰传播的热理论 热理论认为：火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反
C2H4+3O2
2209
C2H4+2O2+8N2
1743
C2H2+1.5O2
2716
C2H2+1.5O2+N2
2414
C3H8+3O2
2600
C3H8+6O2
2280
1-C4H1常0+州大4O学安2 全工程研究所 邢志祥 2613
（2）计算
u
2
PP P
2
(1/
P
1/
)
化学计量比的氢—氧混合物的爆轰波速表
爆破知识培训课件
国内外相关法律法规对比
国内法律法规
介绍我国与爆破作业相关的法律法规、部门规章和规范性文件， 包括《民用爆炸物品安全管理条例》等。
国际法规与标准
介绍国际上与爆破作业相关的法规、标准和规范，如《国际爆炸物 品安全准则》等。
法律法规对比分析
对国内外相关法律法规进行对比分析，找出差异点和共同点，为制 定和完善我国爆破作业安全管理制度提供参考。
起爆网络优化策略
起爆网络类型
起爆网络包括电起爆网络、导爆管起爆网络和电子起爆网 络等，应根据实际情况进行选择。
起爆网络优化原则
起爆网络优化应遵循安全、可靠、经济、高效等原则，确 保起爆过程顺利进行并实现良好的爆破效果。
起爆网络优化措施
针对不同类型的起爆网络，可以采取相应的优化措施，如 采用高精度雷管、优化起爆顺序和延时时间等，以提高起 爆网络的准确性和可靠性。
减少超欠挖量、减轻对围岩的扰动、 提高工程质量和加快施工进度。
光面爆破技术实施要 点
选择低爆速、低猛度、低密度、传爆 性能好、爆炸威力大的炸药；采用不 耦合装药结构；确定合理的光爆层厚 度；严格控制周边眼的装药量；保证 周边眼同时起爆。
岩石破碎和挖掘装载机配合施工
岩石破碎方法
根据岩石的物理力学性质、节理裂隙发育情况、施工环境等因素选 择合适的破碎方法，如钻孔爆破法、静态破碎法等。
技术操作不当、安全管理不到位、设备老化等。
责任追究
对相关责任人员进行严肃处理，依法追究其法律责任。
案例分析
从事故中汲取教训，加强安全管理和技术培训，提高防范意识。
预防措施及改进建议
预防措施
建立健全安全管理制度，加强安全教育和培训，提高操作人 员技能水平。
改进建议
爆炸与炸药的基本理论ppt课件
通常采取相对某种已知的炸药作比较 来确定炸药的威力。
相对重量威力
相对体积威力
通常情况下仅有10%的炸药发挥了功效。损失原因如下：
1.化学损失 2.热损失 3.无效的机械损失
表示侧向飞散 带走部分未反应炸药 损失能量的50% 包括振动 抛掷 冲击波
炸药的爆炸性能
猛度 破碎能力。
爆速越高 猛度越大 岩石破碎度越高
炸药的爆轰理论
爆轰波的基本方程（冲击波分析法）
质量守恒： 动量守恒：
0 D H (D D H )
P HP 0 D H
能量守恒：
E H E 0 Q 1 2 (H 0 )V ( 0 V H )
ρ0 ----- 初始炸药密度
ρH ----- 反应区炸药密度 DH ----- 爆轰气体流速 D ----- 爆速 V0 ----- 炸药初始质量体积
炸药的爆炸性能
消除沟槽效应的方法：
1. 采取提高爆速的手段 使爆轰波的传递速度大于等离子波的传播速度。
（V>4500m/s）
2. 提高外包装质量。
提高包装外壳的强度 爆速将上升 沟槽效应下降
即提高了抵御等离子波的压缩穿透作用。
3. 堵塞等离子波的传播。
炮孔中设置卡环 炮孔中填充炮泥
增大药卷直径
工业生产最小药卷 Φ25 cm
沟槽效应产生的原因 1. 爆炸产物压缩药卷和孔壁间的空气，产生冲击波，它超前于爆轰波
并压缩药卷， 从而抑制爆轰。 2．美国学者认为：沟槽效应是由于药卷外部炸药爆轰产生的等离子体
影响。即炸药起爆后 在爆轰波阵面的前方有一等离子层，对后面未 反应的药卷表层产生压缩作用，妨碍该层炸药的完全反应。 （以上两种说法都有一定的实验依据 但还需要进一步发展完善）
2020燃烧爆炸基础-7-爆轰波
• 连续性方程：
ρ+dρ, p+dp ρ, p
d C dvx C
忽略二阶小量
d
C
dvx
C-dvx
C
动量守恒
p dp p C2 d C dvx 2 C2 C C dvx
d
h
vx2 2
0
dh vxdvx 0
能量守恒
dh C C dvx C 声Cd速vx 与的流关体系压？缩性
无火焰类型 (nonflame mode)
预混火焰 (premixed flame)
扩散火焰
爆炸极限自点
(diffusion flame) 火临界条件
反应混合物 发生自点火
2
• 爆轰理论的形成和发展
√(1)爆轰现象的发现：1881/1882年，Berthlot，Vielle，Mallard和Le. Charelier在做火焰传播实验时首先发现的。
√(2)1899年/1905～1917年 ， Chapman对爆轰现象作了简单的一维理论描 述（C-J理论），该理论是借助气体动力学原理而阐释的。
√(3)1940年，Zeldovich，1942年，Von.Neumann和1943年Doering各自独 立对C-J理论的假设和论证作了改进。
•
ZND理论要比C-J理论更接近实际情况。
，仅是x的函数，与时间t无关）。
质量守恒
平0面 D正激u0波 波前1 、D 波u后1 参数间的1基 本0关D D系u1u0
(1)
动量守恒 p1 p0 0 D u0 2 1 D u1 2 0 D u0 D u0 D u1
能量守恒
0 D u0 u1 u0
时 继，而在得2到73γ～。3当00p01K>1范0围M内pa，,c由V 于2波0.0阵8 面1.温883度很10高3 T，必27须3考J/虑m空ol气 K的 离，
凝聚炸药爆轰ppt课件
6.1.1 爆速的测定
2.高速摄影法（High-speed Photography）
➢ 原理：利用爆轰波阵面传播时的发光现象， 用高速摄影机将爆轰波沿药柱传播过程的轨 迹连续地拍摄下来，得到爆轰波传播的时间 －距离扫描曲线，而后用工具显微镜或光电 自动读数仪测量曲线上各点的瞬时传播速度。
6.1.1 爆速的测定
第6章 凝聚炸药爆轰理论
（Detonation of Condensed Explosives )
第6章 凝聚炸药爆轰理论
➢ 所谓凝聚炸药是指液态和固态炸药。 ➢ 与气体爆炸物相比，除形态不同外，凝聚炸
药还具有密度大、爆速高、爆轰压力大、所 形成的能量密度高等特点，因而爆炸的破坏 性强、威力大。 ➢ 此外，凝聚炸药的体态便于存储、运输、成 型加工和使用，因而在军事和民用上获得了 广泛的应用。
6.1.1 爆速的测定
➢ 基本原理：药柱引爆后，爆轰波由A经B传至 C，爆轰波阵面所发射出的光经过物镜到达 转镜上，再由转镜反射到固定的胶片上。
➢ 由于转镜以一定的角速度旋转，因此，当爆 轰波由A传至B时，反射到胶片上的光电就由 A’移动到B’。这样，在胶片上就得到一条扫 描曲线，这条扫描曲线与爆轰波沿炸药的传 播过程相对应的。
爆炸加工爆炸合成等3第第66章凝聚炸药爆轰理论4爆轰合成ufd过程的物理模型ptdyie温度t压力p碳液滴直径dufd得率yie43210爆轰化学反应区金刚石稳定区石墨稳定区爆轰产物膨胀区碳液滴聚结ufd生成石墨化亚稳态ufdts5本章内容?61爆轰参数的实验测量方法?62凝聚炸药爆轰参数的理论计算及工程计算?63凝聚炸药爆轰波的传播?64ddtxdt问题?65爆轰波的波形及其控制661爆轰参数的实验测量方法7611爆速的测定8611爆速的测定?所谓爆速是指爆轰波沿爆炸物进行传播的速度炸药的爆速是衡量炸药爆炸性能的重要标志量也是爆轰波参数中当前能测量的最准确的一个参数
爆轰物理
炸药爆炸反应所放出的热量称为爆热。
37
1.2炸药爆炸的基本特征
过程的高速度
C：8924kJ/kg Benzene(苯)：9762kJ/kg TNT：4190kJ/kg
C、苯燃烧的时间为数分钟至几十分钟； TNT爆炸仅需十几到几十个us。
由于炸药爆炸的时间极短，爆炸反应所放出的能量几乎全 部聚集在炸药爆炸前所占据的体积内，因此能达到很高的能量 密度。 ❖ 炸药爆炸过程进行的速度，系指爆轰波在炸药中传播的直线速 度，这个速度称为炸药的爆速。炸药的爆速通常在每秒数千米 至一万米之间。
23
1.1基本概念
▪ 硝酸铵是化学肥料，被用于工程爆破炸药。 ▪ 因此，炸药与非爆炸物之间并没有十分明显的
界限。
❖ 【定义】：在适当外部激发能量作用下，可发 生爆炸变化（速度极快且放出大量热和大量气 体的化学反应），并对周围介质做功的化合物 或混合物。
➢ 炸药可以是固态、液态或气态，也可以是气 一液态或气一固态。军用和工业炸药多为固 态。
30
1.1基本概念
3.爆轰（Detonation） 1881年，人们在研究管道中的火焰传播时发现
了爆轰现象，爆轰过程是一种强冲击波沿爆炸物一 层层传播的过程，在此过程中伴随着大量化学反应 热的释放。这种带有化学反应的冲击波就称为爆轰 波。
爆轰以波的形式在炸药中传播。
31
1.1基本概念
【兵器名词大典】中爆轰的定义： ❖ 又称爆震。一种特殊的炸药爆炸现象，是一伴有大
24
1.1基本概念
❖ 炸药的分类
按应用分：起爆药、猛炸药（高能炸 药）、发射药（或火药）以及烟火剂四类。
▪ 起爆药：很敏感，容易发生爆炸。主要用于 激发猛炸药爆炸的引爆剂，也叫初级炸药 （ Primary Explosive ） 。 常 用 的 有 ： 雷 汞 [Hg(OCN)2]、叠氮化铅[Pb(N3)2]等。
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1.2炸药爆炸的基本特征
过程的高速度
C：8924kJ/kg Benzene(苯)：9762kJ/kg TNT：4190kJ/kg
C、苯燃烧的时间为数分钟至几十分钟； TNT爆炸仅需十几到几十个us。
由于炸药爆炸的时间极短，爆炸反应所放出的能量几乎全 部聚集在炸药爆炸前所占据的体积内，因此能达到很高的能量 密度。 ❖ 炸药爆炸过程进行的速度，系指爆轰波在炸药中传播的直线速 度，这个速度称为炸药的爆速。炸药的爆速通常在每秒数千米 至一万米之间。
23
1.1基本概念
▪ 硝酸铵是化学肥料，被用于工程爆破炸药。 ▪ 因此，炸药与非爆炸物之间并没有十分明显的
界限。
❖ 【定义】：在适当外部激发能量作用下，可发 生爆炸变化（速度极快且放出大量热和大量气 体的化学反应），并对周围介质做功的化合物 或混合物。
➢ 炸药可以是固态、液态或气态，也可以是气 一液态或气一固态。军用和工业炸药多为固 态。
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1.1基本概念
3.爆轰（Detonation） 1881年，人们在研究管道中的火焰传播时发现
了爆轰现象，爆轰过程是一种强冲击波沿爆炸物一 层层传播的过程，在此过程中伴随着大量化学反应 热的释放。这种带有化学反应的冲击波就称为爆轰 波。
爆轰以波的形式在炸药中传播。
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1.1基本概念
【兵器名词大典】中爆轰的定义： ❖ 又称爆震。一种特殊的炸药爆炸现象，是一伴有大
24
1.1基本概念
❖ 炸药的分类
按应用分：起爆药、猛炸药（高能炸 药）、发射药（或火药）以及烟火剂四类。
▪ 起爆药：很敏感，容易发生爆炸。主要用于 激发猛炸药爆炸的引爆剂，也叫初级炸药 （ Primary Explosive ） 。 常 用 的 有 ： 雷 汞 [Hg(OCN)2]、叠氮化铅[Pb(N3)2]等。
气体爆轰理论 ppt课件
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4.3 气体爆轰参数的计算
需要注意的是： （1）作为一种近似估算，Qe,k,Mj,nj 可按近似的爆炸
反应式确定； （2）Q e 的单位是单位质量（1kg）爆炸物的定容比
热J kg ； （3） n j 为1kg爆炸物爆炸后形成气体产物的摩尔数。
41
4.3 气体爆轰参数的计算
【例】已知混合气爆炸反应式为：
➢ 爆轰波在接近爆轰极限的气体内，或者在 化学反应活化能比较高、较难起爆的气体 中传播时，实验发现了一种称为“螺旋爆 轰”现象。
45
4.4 螺旋爆轰现象及胞格结构 ➢ 1926年，Campbell和Woodhead在研究气
10
4.2.1 气体爆炸浓度极限
表4-1混合气体的爆炸浓度范围
注意:表中的爆炸浓度极限(explosive limit)和爆轰浓度 极限的区别。工程上，爆炸浓度极限通常包括爆燃部分。
11
4.2.1 气体爆炸浓度极限
➢ 当可燃物含量很稀或很浓时，化学反应进行 很慢，单位时间内放出的总化学反应能量较 小，就不能支持前沿冲击波去激发下层混合 气体的化学反应。即使没有任何能量耗散， 也不能使爆轰波稳定传播。
18
4.2.1 气体爆炸浓度极限
表4-3 压力对甲烷空气混合气体爆炸极限的影响。
19
4.2.1 气体爆炸浓度极限 ➢ 在减压的情况下，随着压力的降低，爆炸范
围不断缩小。当压力降到某一数值时，则会 出现上限浓度和下限浓度重合。如果压力再 继续下降，则混合气便不会爆炸了，这一压 力称为爆炸极限的临界压力。
CaHbOc+n0O2——aCO2+b/2H2O
则
n0=a+b/4-c/2
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起介质的快速化学反应------爆轰。 “爆轰波”(detonation wave)定义： 伴有快速化学反应区的冲击波------爆轰波。
冲击波＋化学反应区＝爆轰波 “爆速”(detonation velocity)定义： 爆轰波沿炸药装药传播的速度------爆速。
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第 4页
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第 10 页
C-J理论
从λ=0到λ=1是瞬间完成的，期间没有时间间隔。用e(λ) 表示单位质量(或mol)的化学反应能，则e(λ)可写为：
e()(1)Q
比内能e可表示为: e e (P ,V ,) e (P ,V ) e ()
Q：炸药爆轰热(爆轰化学反应放出的热量),
e 1 (P 1 ,V 1 , 1 ) e (P 1 ,V 1 ),e 0 (P 0 ,V 0 , 0 ) e (P 0 ,V 0 ) Q
②在Ⅱ区， PP0 0 ， VV0 0 ， 对应于爆轰过程。
Ⅱ区， 爆轰
③在Ⅳ区，PP0 0 ，VV0 0 ， 对应于爆燃过程。
І区， 无物理 意义
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A(P0,V0)
Ш区，无物理 意义
பைடு நூலகம்
Ⅳ区，爆燃
V
第 13 页
对爆轰波， PP0 0 ，由（2）可知：D u0 与 u1 u0 同号，
说明爆轰波通过后，介质质点在爆轰波方向受到加速，如果
u0 0 ，则介质质点运动速度u1与D同向。
C、爆轰波绝热曲线——Hugoniot曲线（由3个守恒方程得到的 P－V关系在P－V平面上的几何表示）
（4）式在P－V平面上的曲线为双曲线：
e1
P1V 1 1
, e0 P0V01（爆轰前后均为理想气体，且 不变）
（4）式可写为： P 1 V 1 1P 0 V1 01 2(P 1P 0)V (0V 1)Q
若令 2 1 ，则有： 1
( P 1 2 P 0 ) V 1 ( 2 V 0 ) ( 1 4 ) P 0 V 0 2 2 Q V
（6）
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第 14 页
（6）式在P－V平面上为双曲线，其中心为（ 2V 0 ， 2P0 ）
第 11 页
B 、爆轰波波速线
和激波波速线类似，由(1)、(2)可得：
P1 P0 (Du0)2
(5)
V1 V0
V02
在P-V平面上,这是一个点斜式的直线方程。表示通过点 A(P0,V0)
,斜率为
tg tg (18 0 ) tg (D u0)2
V 0 2
的直线。
------爆轰波波速线（爆速线）(Miechelson线或 Rayleigh线)
爆轰波的特征
爆轰波
冲击波
传播介质
化学反应
能量补充 传播过程状 态参数 P,ρ,T,U,D
活性介质(炸药)中 有 有
恒定
一般在惰性介质中 无 无
迅速衰减
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第 5页
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第 6页
4.7.1 C-J理论
A、爆轰波基本关系式
由Chapman与Jouguet首先提出，后称为C-J理论。
4.7 爆轰波(detonation wave)
4.7.0预备知识
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第 1页
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
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第 3页
“爆轰”、“爆轰波”与“爆速” 的概念
“爆轰”(detonation)定义： 冲击波在活性介质（反应介质）中传播并引
两条渐V 近1线 为2 V ：0 1 1 V 0,P 1 2P 0 1 1P 0
当 V1 V0,
P1
P0
(
1) Q V0
------（7）
Q2
由（7）式知，只有 Q 0 时， P Q1
即无化学反应时，P1 P0 ，
双曲线才会通过（ V 0 , P0 ）点，
即初态点；而当 Q 0 时，
故(3)式可写为: e 1 (P 1 ,V 1 ) e 0 (P 0 ,V 0 ) 1 2 (P 1 P 0 )V 0 ( V 1 ) Q
或表示为: e1e01 2(P 1P 0)V (0V 1)Q
(4)
(4)式即是爆轰波的Hugoniot方程。
(1),(2),(4)就是爆轰波的基本关系式。
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V
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由于
P1 V1
P0 V0
0
，所以：P1 P0 与 V1 V0 必异号。
即经过爆轰间断面，压力和比容必须反向变化，或压力与密度
必须同向变化。
P P0 和 V V0 将P－V平面分为4个区： ①不Ⅰ符，合Ⅲ守区恒中方程P ， P无0与物理V 意V义0 。同号，P
C-J假定：冲击波与化学反应区作为一维间断面处理，反应
在瞬间完成，化学反应速度无穷大，反应的初态和终态重合。 流动或爆轰波的传播是定常的。
一维平面波：药柱直径无限大，忽略起爆端影响。
间断面：爆轰波理解为冲击波，化学反应区作为瞬间释放能 量的几何面紧紧贴在冲击波的后面，整个作为间断面来处理， 从间断面流出的物质已处于热化学平衡态，因此波后可用热力 学状态方程来描述。
(3)式e1’中不仅包括物质热运动的内能，而且还包括化学反应能。 在 激 波 关 系 中 e=e(P,V) ， 而 在 爆 轰 波 关 系 中 ， 由 于 存 在 化 学 反 应，ee(P,V,)，其中λ为化学反应进展度。 λ=0 ：表示未进行化学反应的初态。 λ=1 ：表示反应终态，在C-J理论中，终态与初态重合 。
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第 8页
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第 9页
与激波间断相似，在爆轰波间断面两侧，
3个守恒方程成立(动坐标系中)：
质量守恒： 0(D u0)1(D u1) (1) 动量守恒： P 1P 00(D u 0)u 1 ( u 0) (2)
能量守恒： e1'e0'12(P1P0)(V0V1) (3)
稳定爆轰(定常)：坐标系可作为惯性系建立在波阵面上。
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上述假设即是C-J假设，C-J假设把爆轰过程和爆燃过程简化 为一个含化学反应的一维定常传播的强间断面，对于爆轰过 程，该强间断面为爆轰波，对于爆燃过程则叫做爆燃波。
(1)区 u1
（0）区
D
u0
将爆轰波简化为含有化学反应的强间断面的理论通常称 为Chapman-Jouguet理论，简称C-J理论。
冲击波＋化学反应区＝爆轰波 “爆速”(detonation velocity)定义： 爆轰波沿炸药装药传播的速度------爆速。
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C-J理论
从λ=0到λ=1是瞬间完成的，期间没有时间间隔。用e(λ) 表示单位质量(或mol)的化学反应能，则e(λ)可写为：
e()(1)Q
比内能e可表示为: e e (P ,V ,) e (P ,V ) e ()
Q：炸药爆轰热(爆轰化学反应放出的热量),
e 1 (P 1 ,V 1 , 1 ) e (P 1 ,V 1 ),e 0 (P 0 ,V 0 , 0 ) e (P 0 ,V 0 ) Q
②在Ⅱ区， PP0 0 ， VV0 0 ， 对应于爆轰过程。
Ⅱ区， 爆轰
③在Ⅳ区，PP0 0 ，VV0 0 ， 对应于爆燃过程。
І区， 无物理 意义
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A(P0,V0)
Ш区，无物理 意义
பைடு நூலகம்
Ⅳ区，爆燃
V
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对爆轰波， PP0 0 ，由（2）可知：D u0 与 u1 u0 同号，
说明爆轰波通过后，介质质点在爆轰波方向受到加速，如果
u0 0 ，则介质质点运动速度u1与D同向。
C、爆轰波绝热曲线——Hugoniot曲线（由3个守恒方程得到的 P－V关系在P－V平面上的几何表示）
（4）式在P－V平面上的曲线为双曲线：
e1
P1V 1 1
, e0 P0V01（爆轰前后均为理想气体，且 不变）
（4）式可写为： P 1 V 1 1P 0 V1 01 2(P 1P 0)V (0V 1)Q
若令 2 1 ，则有： 1
( P 1 2 P 0 ) V 1 ( 2 V 0 ) ( 1 4 ) P 0 V 0 2 2 Q V
（6）
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（6）式在P－V平面上为双曲线，其中心为（ 2V 0 ， 2P0 ）
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B 、爆轰波波速线
和激波波速线类似，由(1)、(2)可得：
P1 P0 (Du0)2
(5)
V1 V0
V02
在P-V平面上,这是一个点斜式的直线方程。表示通过点 A(P0,V0)
,斜率为
tg tg (18 0 ) tg (D u0)2
V 0 2
的直线。
------爆轰波波速线（爆速线）(Miechelson线或 Rayleigh线)
爆轰波的特征
爆轰波
冲击波
传播介质
化学反应
能量补充 传播过程状 态参数 P,ρ,T,U,D
活性介质(炸药)中 有 有
恒定
一般在惰性介质中 无 无
迅速衰减
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4.7.1 C-J理论
A、爆轰波基本关系式
由Chapman与Jouguet首先提出，后称为C-J理论。
4.7 爆轰波(detonation wave)
4.7.0预备知识
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
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“爆轰”、“爆轰波”与“爆速” 的概念
“爆轰”(detonation)定义： 冲击波在活性介质（反应介质）中传播并引
两条渐V 近1线 为2 V ：0 1 1 V 0,P 1 2P 0 1 1P 0
当 V1 V0,
P1
P0
(
1) Q V0
------（7）
Q2
由（7）式知，只有 Q 0 时， P Q1
即无化学反应时，P1 P0 ，
双曲线才会通过（ V 0 , P0 ）点，
即初态点；而当 Q 0 时，
故(3)式可写为: e 1 (P 1 ,V 1 ) e 0 (P 0 ,V 0 ) 1 2 (P 1 P 0 )V 0 ( V 1 ) Q
或表示为: e1e01 2(P 1P 0)V (0V 1)Q
(4)
(4)式即是爆轰波的Hugoniot方程。
(1),(2),(4)就是爆轰波的基本关系式。
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V
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由于
P1 V1
P0 V0
0
，所以：P1 P0 与 V1 V0 必异号。
即经过爆轰间断面，压力和比容必须反向变化，或压力与密度
必须同向变化。
P P0 和 V V0 将P－V平面分为4个区： ①不Ⅰ符，合Ⅲ守区恒中方程P ， P无0与物理V 意V义0 。同号，P
C-J假定：冲击波与化学反应区作为一维间断面处理，反应
在瞬间完成，化学反应速度无穷大，反应的初态和终态重合。 流动或爆轰波的传播是定常的。
一维平面波：药柱直径无限大，忽略起爆端影响。
间断面：爆轰波理解为冲击波，化学反应区作为瞬间释放能 量的几何面紧紧贴在冲击波的后面，整个作为间断面来处理， 从间断面流出的物质已处于热化学平衡态，因此波后可用热力 学状态方程来描述。
(3)式e1’中不仅包括物质热运动的内能，而且还包括化学反应能。 在 激 波 关 系 中 e=e(P,V) ， 而 在 爆 轰 波 关 系 中 ， 由 于 存 在 化 学 反 应，ee(P,V,)，其中λ为化学反应进展度。 λ=0 ：表示未进行化学反应的初态。 λ=1 ：表示反应终态，在C-J理论中，终态与初态重合 。
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与激波间断相似，在爆轰波间断面两侧，
3个守恒方程成立(动坐标系中)：
质量守恒： 0(D u0)1(D u1) (1) 动量守恒： P 1P 00(D u 0)u 1 ( u 0) (2)
能量守恒： e1'e0'12(P1P0)(V0V1) (3)
稳定爆轰(定常)：坐标系可作为惯性系建立在波阵面上。
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上述假设即是C-J假设，C-J假设把爆轰过程和爆燃过程简化 为一个含化学反应的一维定常传播的强间断面，对于爆轰过 程，该强间断面为爆轰波，对于爆燃过程则叫做爆燃波。
(1)区 u1
（0）区
D
u0
将爆轰波简化为含有化学反应的强间断面的理论通常称 为Chapman-Jouguet理论，简称C-J理论。