JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ambrósio, Joana Ester Vaz
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/10316/38857
Resumo: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
id RCAP_e8c1aad984512ab21f8176cc28495f7f
oai_identifier_str oai:estudogeral.uc.pt:10316/38857
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
repository_id_str https://opendoar.ac.uk/repository/7160
spelling JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experimentsWBWGexplosões experimentais submarinasemulsão de ANFOcordão detonante de PETNprograma termoquímico THORoptimização dos parâmetros JWL EoSprevisões de WBWG pelo AutodynWBWGexperimental underwater explosionsANFO emulsionPETN detonating cordthermochemical computer code THORoptimize JWL EoS parametersAutodyn predictions of WBWGDissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.As operações de detonação submarinas têm sido, durante as últimas décadas, alvo de pesquisa e desenvolvimento das operações de detonação marítimas, incluindo testes de torpedo, bem como, em testes em piscinas para a medição de energia de detonação de explosivos industriais. O estudo dos geradores de demolição por carga submersa (WBWG) tiveram por base nestes conceitos. Com o presente trabalho pretendo apresentar o estudo do comportamento de WBWG, com base em dois tipos de recipientes de plástico com água (25 litros e 1000 litros), contendo no seu interior exactamente no centro um detonador dentro de uma carga explosiva cilíndrica. As cargas explosivas usadas foram uma emulsão de nitrato de amónio com fuel oil (ANFO) e cordão detonante (12 g/m) de pentrite (PETN). Muito resumidamente uma revisão bibliográfica foi realizada. As propriedades de detonação dos explosivos foram previstas utilizando um programa termoquímico, designado por THOR. Para a expansão dos produtos de detonação dos explosivos foi aplicado uma equação de estado JWL. Foi realizado uma revisão aos conceitos fundamentais desta equação e os seus coeficientes foram determinados e optimizados correlacionando as previsões do THOR e a equação de estado (EOS) JWL para a mínima diferença através de uma função quadrática auxiliar. Por forma a calcular os coeficientes de JWL um novo método foi usado. Este baseia-se na evolução das curvas adiabáticas e isentrópicas obtidas pelo THOR, utilizando uma função do Microsoft Excel ® Solver, assumindo algumas suposições para o coeficiente Grüneisen (a partir do exponencial da curva adiabática; do exponencial da curva isentrópica para um volume adimensional limite; do exponencial da curva isentrópica para todos os valores da expansão, e por último; deduzido por Handley, 2011). Os melhores resultados obtidos foram pela utilização do coeficiente Grüneisen do exponencial da curva isentrópica para todos os valores da expansão, onde para a emulsão de ANFO e para PETN. As dimensões e o design da configuração de “WBWG” experimental foram apresentadas, juntamente com a descrição de uma experiência de detonação tipo utilizando 3 g de PETN (detonador No.8 mais 2.4 g de cordão detonante de PETN). Foi realizada uma simulação a 2D e 3D de “WBWG” usando o programa Autodyn para um contentor de metro cúbico cheio de água (1000 litros) para ambos os explosivos. Os resultados obtidos mostram a possibilidade de ter este tipo de cargas explosivas sem a destruição do “WBWG” contentor. Uma vez que, os níveis de pressão na água, perto das paredes plásticas, sob a maior carga admissível, ronda os 6 MPa. Foi sempre possível observar a deformação elástica das paredes do contentor, as reflecções do choque subaquático, alterando a sua forma cúbica original para uma espiral transiente. Adicionalmente os procedimentos executados para o THOR, para o Microsoft Excel ® Solver e para a interface do programa de simulação Autodyn “material input data” foram apresentados.Underwater blasting operations have been, during last decades, subject of research and development of maritime blasting operations, including torpedo studies. Aquarium tests, for the measurement of blasting energy of industrial explosives, are based in studies of confined underwater blast wave generators (WBWG). The current work present the study of the behavior of WBWG, based in two different water plastic containers (25 litres and 1000 litres), having in the center a detonator inside a cylindrical explosive charge. The explosive charges used were ammonium nitrate with fuel oil (ANFO) emulsion and pentaerythritol tetranitrate (PETN) detonating cords (12 g/m). Summarily the theoretical background was review. The explosives detonation properties were predicted using a thermochemical computer code, named THOR. For the expansion of the detonation products of the explosives was applied JWL EoS. JWL fundamentals were review and his parameters were determined and optimized correlating THOR predictions and JWL EoS to a minimum difference with an auxiliary quadratic function. In order to calculate the JWL coefficients, a new numerical method was used. It was based in the evolution of adiabate and isentrope curves, obtained by THOR code, using a function of the Microsoft Excel ® Solver, assuming a few assumptions for Grüneisen coefficient (from the exponential of the adiabatic curve; from the exponential of the isentrope curve at a limit adimensional volume; from the exponential of the total expansion of isentrope curve and, at last; deducted from Handley, 2011). The best results were obtained using the Grüneisen coefficient from the exponential of the total expansion of isentrope curve, which were for ANFO emulsion and for PETN. The dimensions and design configurations of the experimental WBWG were presented and also a blast type experiment for 3 g of PETN (detonator No. 8 plus 2.4 g charge of PETN detonation cord) was described. Autodyn 2D and 3D simulations of WBWG were performed using a cubic meter water container (1000 litres) for both explosive. The obtained results show the possibility of having these explosive charges without destruction of WBWG containers. Since water pressure levels, close to plastic walls, under maximum admissible charges, are closed to 6 MPa. It was always observed the elastic deformation of containers wall, under the water shock reflections, changing from its original cubic shape to a transient spherical one. Additionally the execution procedures of THOR code, Microsoft Excel ® Solver and the interface of Autodyn simulations material input data was presented.2013-09-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://hdl.handle.net/10316/38857https://hdl.handle.net/10316/38857TID:201663252porAmbrósio, Joana Ester Vazinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2021-12-17T21:43:39Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/38857Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T05:20:34.793942Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
dc.title.none.fl_str_mv JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments
title JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments
spellingShingle JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments
Ambrósio, Joana Ester Vaz
WBWG
explosões experimentais submarinas
emulsão de ANFO
cordão detonante de PETN
programa termoquímico THOR
optimização dos parâmetros JWL EoS
previsões de WBWG pelo Autodyn
WBWG
experimental underwater explosions
ANFO emulsion
PETN detonating cord
thermochemical computer code THOR
optimize JWL EoS parameters
Autodyn predictions of WBWG
title_short JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments
title_full JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments
title_fullStr JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments
title_full_unstemmed JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments
title_sort JWL parameters optimization for isentropic THOR prediction and confined underwater blasting generators experiments
author Ambrósio, Joana Ester Vaz
author_facet Ambrósio, Joana Ester Vaz
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Ambrósio, Joana Ester Vaz
dc.subject.por.fl_str_mv WBWG
explosões experimentais submarinas
emulsão de ANFO
cordão detonante de PETN
programa termoquímico THOR
optimização dos parâmetros JWL EoS
previsões de WBWG pelo Autodyn
WBWG
experimental underwater explosions
ANFO emulsion
PETN detonating cord
thermochemical computer code THOR
optimize JWL EoS parameters
Autodyn predictions of WBWG
topic WBWG
explosões experimentais submarinas
emulsão de ANFO
cordão detonante de PETN
programa termoquímico THOR
optimização dos parâmetros JWL EoS
previsões de WBWG pelo Autodyn
WBWG
experimental underwater explosions
ANFO emulsion
PETN detonating cord
thermochemical computer code THOR
optimize JWL EoS parameters
Autodyn predictions of WBWG
description Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
publishDate 2013
dc.date.none.fl_str_mv 2013-09-18
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/10316/38857
https://hdl.handle.net/10316/38857
TID:201663252
url https://hdl.handle.net/10316/38857
identifier_str_mv TID:201663252
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia
instacron:RCAAP
instname_str FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
collection Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
repository.name.fl_str_mv Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia
repository.mail.fl_str_mv info@rcaap.pt
_version_ 1833602325697003520

Registros relacionados