Experimental investigation of failure markings associated with nitromethane detonation

• Main Author: Mack, David Barry
• Other Authors: Andrew J Higgins (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2009
• Subjects: Engineering - General
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=32603

The failure of neat nitromethane detonation in aluminum confinement was studied primarily in an annular geometry, where the test explosive filled the gap between a concentric rod and tube. This technique was motivated by the desire to have a periodic boundary condition in the direction orthogonal to the annular gap thickness in the front plane, as opposed to the weakly confined lateral edges of typical slab geometry experiments. With an effectively infinite aspect ratio, long-time failure phenomena could be isolated from lateral boundary perturbations. Detonation propagation or failure was determined by the observation of failure markings engraved on the aluminum rod by the passing detonation. Detonation failure of nitromethane in aluminum confinement was found to be qualitatively different from failure in dilute explosive or weaker confinement. While previous studies of detonation in weaker confinement found that detonation could propagate indefinitely despite the presence of some non-uniform dark waves, detonation in aluminum confinement would eventually fail once the first failure marking was observed. The present study identified that the growth rate of failure markings was a function of annular gap thickness. A conical wave model was proposed to explain the three-dimensional failure structure. === L'échec de détonation dans le nitromethane pur dans un confinement d'aluminium a été étudié dans une géométrie annulaire, où l'explosif d'essai était placé dans un volume formé entre un cylindre et un tube concentrique. Cette technique a été motivée par le désir d'avoir une condition limite périodique dans la direction orthogonale à l'épaisseur annulaire et placé dans le plan frontal de la détonation. Cette géométrie est avantageuse par rapport aux expériences faites dans une configuration rectangulaire soumise à l'absence de conditions limites latérales. Avec un rapport d'aspect essentiellement infini, les phénomènes d'échec de longue durée pouvaient être isolés des perturbations issues des conditions latérales. La propagation ou l'échec de la détonation a été déterminé par l'observation de marques d'échec gravées sur le cylindre en aluminium par la détonation. L'échec de la détonation de nitromethane dans le confinement en aluminium était qualitativement différent de celui dans le nitrométhane dilué ou le nitrométhane pur placé dans un confinement faible. Bien que les études précédentes sur les détonations dans les confinements failbles aient constaté que la détonation pouvait se propager indéfiniment malgré la présence de quelques ondes sombres hétérogènes, la détonation dans l'emprisonnement en aluminium échouait finalement dès que la première marque d'échec fût observée. Cette étude a identifié que le croissance des marques d'échec était une fonction de l'épaisseur de l'ouverture annulaire. Un modèle d'ondes coniques a été proposé pour expliquer les structures d'échec tridimensionnelles.