Simulation hydrodynamique de la transition-choc détonation dans un explosif peu poreux

Contexte :

Afin de réaliser des études de sécurité pyrotechnique, nous avons développé des outils de calcul permettant de simuler le processus de transition-choc-détonation (TCD) dans des explosifs faiblement poreux. Dans ce type de matériau, c’est l’interaction de l’onde de choc avec leur microstructure (défauts, pores) qui conduit à l’allumage localisé des réactions chimiques, qui , sous certaines conditions, peuvent se propager au reste de l’explosif. Afin de restituer cette phénoménologie, nous avons développé un outil numérique en nous appuyant sur un code d’hydrodynamique rapide. Celui-ci inclut différentes formulations d’un modèle de formation de points chauds par implosion viscoplastique de pores sphériques selon que les calculs sont faits en Euler ou en Lagrange. Ces formulations sont complétées par la donnée d’une loi de distribution de porosité ainsi que par une loi de cinétique chimique macroscopique qui décrit la transformation de l’explosif en produit de détonation. Les constantes de cette loi de cinétique chimique ont été ajustées afin de reproduire au mieux des résultats d’essais de chocs plans simples ou doubles 1D. Ces outils numériques sont aussi capables de restituer à 20 % près les seuils de détonation lors d’impact de barreau sur explosif nu ou protégé en face avant.

Objectif :

L’objectif du travail est d’abord, dans un premier temps, de comparer finement les résultats des calculs en Euler ou en Lagrange afin de pouvoir en préciser les avantages et les inconvénients. Puis, il s’agira dans un deuxième temps de modifier la loi de cinétique chimique actuelle afin de restituer aussi l’effet de la porosité initiale et de la surface spécifique des grains d’explosif sur la distance d’émergence latérale d’une détonation. C’est à dire la distance nécessaire à une détonation qui débouche dans une cartouche d’explosif de plus grand diamètre pour atteindre son bord. Ce travail de modélisation et de simulation sera ensuite complété par la définition et le dimensionnement d’essais de TCD permettant de mieux évaluer les capacités et les limites de notre nouvel outil de calcul.

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