알루미늄 입자 함유량에 따른 폭약의 데토네이션과 폭발 성능에 대한 수치 연구

Abstract

본 연구에서는 이종물질 모델을 이용하여 알루미늄(Al) 입자의 질량분율 변화에 따른 Al 입자를 함유하는 폭약의 성능을 다루고 있다. Al 입자와 고폭약은 점화와 연소에 대한 특성 시간 척도가 다르기 때문에, 데토네이션 충격파 후방에서 비교적 긴 시간동안 에너지 방출이 일어난다. 질량, 운동량, 그리고 에너지 보존법칙 하에 Al 입자와 고폭약 산화물과의 상호작용을 다루는 다상 물질이론을 적용한 전산모사를 위하여, 이상모델 (two-phase model)이 적용되었다. 또한 기초폭약으로 HMX가 고려되었다. Al 입자를 함유하는 폭약의 데토네이션 속도와 가속능력을 평가하기 위하여, 두 종류의 confined rate stick test가 고려되었다. Confined rate stick test에 대한 전산모사 결과는 0%-25%의 Al 질량분에 대하여 실험결과와 비교되었다. 전산모사와 실험결과와의 비교에 따르면, Al 입자 함유량이 증가함에 따른 데토네이션 속도의 감소와 최대 가속능력을 위한 최적의 Al 함유량의 존재에 대하여 실험결과를 모사할 수 있었다. 추가적으로, Al 입자 함유량에 따른 폭발 능력을 평가하기 위하여 plate dent test가 고려되었으며, Al 입자 함유량에 따른 가속 능력의 경향성과 같은 결과를 나타내었다.