北京理工大學陳朗教授團隊：《分子動力學計算炸藥爆轟學》

歡迎來這里找志同道合的小伙伴

炸藥爆轟是通過爆轟波在炸藥中傳播，使炸藥發(fā)生快速化學反應(yīng)，釋放大量熱量和氣體產(chǎn)物的過程。炸藥爆轟波是一種帶化學反應(yīng)的沖擊波，其速度高達每秒數(shù)千米，反應(yīng)區(qū)時間寬度在幾十到幾百納秒，溫度高達數(shù)千度，壓力高達數(shù)十萬大氣壓。面對如此快速高溫高壓的反應(yīng)過程，直至目前，人們?nèi)匀粵]有有效的實驗手段，觀測炸藥爆轟波內(nèi)化學反應(yīng)的細節(jié)過程。由于缺乏對炸藥爆轟化學反應(yīng)本質(zhì)機理的認識，人們過去在處理炸藥爆轟理論計算問題時，往往只能忽略化學反應(yīng)，建立依靠試驗標定的“唯象”模型來描述炸藥爆轟反應(yīng)，在宏觀層面上采用流體力學計算方法進行計算。這種方法雖然能夠解決很多工程計算問題，但仍然高度依賴于試驗，無法獲得炸藥爆轟反應(yīng)本質(zhì)機理，不能根據(jù)炸藥微觀結(jié)構(gòu)組成，準確預(yù)測爆轟性能和能量釋放規(guī)律。由于炸藥爆轟是原子、分子層面的劇烈氧化還原反應(yīng)，涉及化學鍵斷裂與重組，形成氣態(tài)產(chǎn)物。因此，只有從原子、分子的微觀層面，才能認識炸藥爆轟的本質(zhì)反應(yīng)機理，獲得炸藥爆轟反應(yīng)規(guī)律的準確計算方法。而分子動力學計算為研究炸藥爆轟反應(yīng)機理和預(yù)測炸藥爆轟性能提供了有效手段。針對高能炸藥，發(fā)展從微觀化學反應(yīng)機理到宏觀性能的跨尺度計算方法，對單質(zhì)炸藥合成、混合炸藥配方研究和戰(zhàn)斗部裝藥性能評價具有重要意義。

近年來，我們針對炸藥爆轟反應(yīng)跨尺度計算問題，進行了大量探索性研究?；诜肿觿恿W計算方法，建立了根據(jù)炸藥微觀分子結(jié)構(gòu)，預(yù)測炸藥基礎(chǔ)爆轟性能、爆轟反應(yīng)動力學行為以及沖擊感度的跨尺度計算方法。本書主要介紹與此研究相關(guān)的基本理論和計算方法，共分為10章：第1章為緒論，主要介紹人們采用分子動力學計算方法，研究炸藥爆轟反應(yīng)的情況；第2章為分子動力學基本理論和方法，分別闡述第一性原理分子動力學和反應(yīng)分子動力學的基本理論和計算方法；第3章為炸藥爆轟反應(yīng)機理第一性原理分子動力學計算，主要介紹采用第一性原理分子動力學計算方法，分析炸藥爆轟反應(yīng)機理的方法；第4章為炸藥爆轟反應(yīng)速率方程第一性原理分子動力學計算，主要介紹采用第一性原理分子動力學計算方法，構(gòu)建炸藥爆轟反應(yīng)速率方程的方法；第5章為炸藥反應(yīng)力場參數(shù)優(yōu)化，主要介紹炸藥反應(yīng)力場參數(shù)優(yōu)化方法、炸藥反應(yīng)力場參數(shù)優(yōu)化和驗證；第6章為炸藥爆轟性能與狀態(tài)方程反應(yīng)分子動力學計算，介紹采用反應(yīng)動力學計算方法，計算炸藥基礎(chǔ)爆轟性能、未反應(yīng)狀態(tài)方程和爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程參數(shù)；第7章為炸藥爆轟反應(yīng)速率方程反應(yīng)分子動力學計算，主要介紹用反應(yīng)分子動力學計算方法，構(gòu)建炸藥爆轟反應(yīng)速率方程；第8章為炸藥沖擊起爆機理反應(yīng)分子動力學計算，主要介紹采用反應(yīng)分子動力學計算方法，分析炸藥起爆機理以及炸藥晶體空穴形成熱點的機制；第9章為炸藥沖擊感度反應(yīng)分子動力學計算，主要介紹基于反應(yīng)分子動力學計算，預(yù)測炸藥沖擊感度的方法；第10章為含鋁炸藥爆轟中鋁粉顆粒反應(yīng)機理反應(yīng)分子動力學計算，主要介紹采用反應(yīng)分子動力學計算方法，分析含鋁炸藥爆轟中鋁粉顆粒的反應(yīng)機理。

本書可供從事爆轟物理、炸藥技術(shù)、彈藥設(shè)計和分子動力計算的科研人員、教師、工程師以及相關(guān)專業(yè)的研究生閱讀、參考。

作者簡介

陳朗，北京理工大學教授，博士生導(dǎo)師，主要從事含能材料爆轟、燃燒、安全性和分子動力學計算等方面的研究。主持國家自然科學基金重點項目、面上項目和國防預(yù)研重大專項等科研項目60多項，出版《含鋁炸藥爆轟》《激光支持爆轟波》《炸藥熱安全理論與分析方法》《高能炸藥爆轟學》《分子動力學計算炸藥爆轟學》5部專著，發(fā)表學術(shù)論文130多篇，獲得多項部級科技獎。

編輯｜黃佳輝

復(fù)審｜余 會

終審｜蔣麗君