The precursor shock wave appearing in high-explosive channel detonation can be prevented at high initial fill pressures as has been previously demonstrated by experiments. However, the theoretical and numerical results from previous works have only achieved qualitative agreement. It was suggested to introduce real-gas equations into the analytical model and numerical simulation to account for the high density, pressure, and temperature nature of the problem. In this thesis, two parametric studies are performed on the ideal gas analytical model developed in previous works, and the parameters being examined are the specific heat ratio (γ) and the total pressure loss of air and detonation products. The results show that (1) the real-gas effects are important in low air-to-explosive area ratio, and (2) the analytical model has to be modified to include the shock reflections for better predictions. Following the suggestions from previous works, real-gas equations are introduced into the analytical model. The selected equations are the Jones-Wilkins-Lee equation of state (JWL EOS) for detonation products and the polynomials with NASA Glenn coefficients for specific heats in air. An algorithm is developed to determine the critical area ratio at a given initial pressure, and results are similar to the ones from previous works. However, numerical simulations performed by an Euler solver incorporating the JWL EOS for the detonation products show improvement in results and confirmed the real-gas effects are important for the high-explosive detonation studies in small area ratio channels. / L'onde de choc des précurseurs apparaissant à la détonation d'explosifs de grande puissance peut être empêché par la haute pression de remplissage initial et a été démontrée par des expériences précédement. Toutefois, les résultats théoriques et numériques des travaux précédents ont seulement atteint un accord qualitatif. Il a été suggéré d'introduire des équations réelles du gaz dans le modèle analytique et le simulation numérique pour confronter le problème. Dans cette thèse, deux études paramétriques sont effectuées sur le modèle analytique de gaz parfait développé dans les travauxs précédentes, dont les paramètres examinés sont le taux de chaleur spécifique (γ) et la pression de stagnation de l'air et les produits de détonation. Les résultats montrent que (1) les effets réels du gaz sont importantes où le rapport de surface air/explosif est plus petit, et (2) le modèle analytique doit être modifiée pour tenir compte des réflexions de choc afin d'obtenir de meilleures prévisions. Suite aux suggestions des travaux précédents, les équations réelles du gaz sont introduites dans le modèle analytique. Les équations retenues sont l'équation d'état de Jones-Wilkins-Lee (EOS JWL) pour les produits de détonation, et les polynômes avec les coefficients de NASA Glenn pour l'air. Un algorithme est dévéloppé pour déterminer le rapport de surface critique à une pression initiale donnée, et les résultats sont similaires à celles du modèle des gaz parfaits. Toutefois, les simulations numériques effectuées par un solveur Euler intégrant les EOS JWL pour les produits de détonation démontrent une amélioration dans les résultats et confirment que les effets réels du gaz sont importantes dans les canaux avec un petit rapport de surface.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.92306 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Leung, Ho Wing |
| Contributors | Evgeny Timofeev (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Mechanical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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