HiӋn trҥng thӵc tӃ các vө nә
Tҥi Hoa KǤ, vө nә JLjQNKRDQ'HHSZDWHU+RUL]RQYjRQJj\WKiQJQăPOjP chӃWF{QJQKkQQJѭӡi khác bӏ WKѭѫQJYjJk\UDVӵ cӕ tràn dҫXQJRjLNKѫLOӟn ӣ Vӏnh Mexico Hұu quҧ Qj\ÿѭӧc coi là thҧm hӑDP{LWUѭӡng lӟn nhҩt trong lӏch sӱ Hoa
6DXÿyQăPPӝt vө nә lӟn bao gӗm 2 vө nә FiFKQKDXJLk\ÿm[ҧy ra tҥi mӝt kho chӭa hàng ӣ Cҧng Thiên Tân, Trung QuӕF1JX\rQQKkQÿѭӧFÿLӅu tra trong thӡi gian dài và khҷQJÿӏnh rҵng do mӝt chiӃc container chӭa nitrocellulose khô bӏ WăQJQKLӋt ÿӝ quá mӭc dүQÿӃn nә Theo thông tin tӯ Trung tâm MҥQJOѭӟLĈӝQJÿҩt Trung Quӕc cho rҵng mӭFÿӝ rung chuyӇn cӫa vө nә thӭ nhҩWWѭѫQJÿѭѫQJWҩn thuӕc nә TNT, còn trong vө nә thӭ hai lҥLWѭѫQJÿѭѫQJNKRҧng 21 tҩn thuӕc nә TNT Vө nә ÿmOjPQJѭӡi thiӋt mҥQJKjQJWUăPQJѭӡi bӏ WKѭѫQJYjVDXNKLYө nә kӃWWK~FKѫQQJѭӡi dân phҧi di tҧQÿӇ tránh nhiӉPÿӝc hóa chҩt xyanua natri VӅ kinh tӃ, ngân hàng Credit 6XLVVHѭӟc tính thiӋt hҥLOrQÿӃn 1 ± 1,5 tӹ USD [2]
Hình 1.2 H̵u qu̫ cͯa vͭ n͝ ͧ c̫ng Thiên Tân, Trung Qu͙c [2]
&NJQJJk\WKLӋt hҥi không kém, vө nә nhà máy phân bón West xҧ\UDYjRQăPWҥi 7H[DVOjPFKRQJѭӡi thiӋt mҥQJKѫQQJѭӡi bӏ WKѭѫQJ± 80 ngôi nhà bӏ phá hӫy, 50 ± 75 ngụi nhà bӏ KѭKҥLYjFăQKӝ FKXQJFѭEӏ phỏ hӫ\ô [3]
Hình 1.3.M͡t ph̯n hi n tr̩ng sau vͭ n͝ nhà máy phân bóng West [3] Ĉӕi vӟLOƭQKYӵc quân sӵ, tҥi mӝWNKRÿҥQGѭӧc cӫDTXkQÿӝLFNJӣ làng Gerdec, thành phӕ Vore, Albania (cách thӫ ÿ{TXӕc gia 14 km), các chuyên gia vӅ ÿҥQGѭӧc cӫa Mӻ và AlbanLDÿDQJFKXҭn bӏ phá hӫy kho dӵ trӳ ÿҥQGѭӧc lӛi thӡL3KѭѫQJSKiSSKiKӫy Qj\ÿѭӧc cho là xҧy ra vӟi mӝt loҥt vө nә nhӓ, có kiӇm soát Tuy nhiên, mӝt chuӛi sӵ kiӋn phá hӫ\ÿmOjPFKRWRjQEӝ NKRÿҥQGѭӧc phát nә cùng lúc Vө nә ÿmSKiKӫy hàng
Trang 3 WUăPQJ{LQhà trong phҥm vi vài km tӯ kho và phá vӥ cӱa sә [H{W{WUrQÿѭӡng cao tӕc gҫQÿyGүQÿӃQQJѭӡi chӃWYjKѫQQJѭӡi bӏ WKѭѫQJ [4]
Hình 1.4 Hi n tr̩ng ngôi nhà trong ph̩m vi ̫QKK˱ͧng cͯa vͭ n͝ [4]
AZF (viӃt tҳt cӫa AZote Fertilisant) là tên cӫa mӝt nhà máy hóa chҩt tҥi Toulouse, Pháp ÿmSKiWQә YjRQăP9ө nә WѭѫQJÿѭѫQJYӟi 20-40 tҩn thuӕc nә TNT khiӃn 29 QJѭӡi thiӋt mҥng và 2.500 ngѭӡi bӏ WKѭѫQJ&iFF{QJW\Eҧo hiӇm phҧi chi trҧ Yѭӧt quá 1,5 tӹ euro [5]
Hình 1.5 H̵u qu̫ sau vͭ n͝ t̩i nhà máy hóa ch̭t t̩i Toulouse, Pháp [5]
Trang 4 Ngoài ra, còn rҩt nhiӅu vө nә xҧ\UDWѭѫQJWӵ QKѭYө nә nhà máy lӑc dҫX&DWDQRQăP
2009 tҥi Bayamón, Puerto Rico [6]; vө nә nhà máy hóa chҩt 7KiL%uQK'ѭѫQJYj&{QJ ty sҧn xuҩt ӣ Nevada [7]; mӝt vө nә xҧ\UDNKLÿӝQJFѫEӕFFKi\NKLÿDQJFKXҭn bӏ cho chuyӃn bay thӱ nghiӋm cӫa tờn lӱa [8]ô
1.2 Tәng quan vӅ hiӋn Wѭӧng nә [9]
Vө nә có thӇ ÿѭӧc chia thành ba nhóm chính: 1 ± vө nә vұWOêQKѭVӵ quá áp cӫa nӗi KѫL± vө nә hóa hӑc; 3 ± vө nә hҥt nhân nguyên tӱ Trӑng tâm cӫa luұQYăQOjYө nә hóa hӑc Chҩt nә ÿѭӧc phân loҥi thành hai nhóm theo thành phҫn hóa hӑc cӫa chúng: chҩt nә ÿѫQ chҩt và chҩt nә hӛn hӧp Chҩt nә ÿѫQFKҩt có các nhóm phân tӱ Fyÿһc tính nә Ví dө QKѭ$NKYDQ
4 Dүn xuҩt cӫa axit chloric và perchloric
6 Các hӧp chҩt có khҧ QăQJ Qә bao gӗm fulminates, acetylides, hӧp chҩt giàu QLWURJHQQKѭWHWrazene, peroxides và ozonides
ViӋc phân loҥi chҩt nә Qj\GѭDWUrQFѫVӣ các nhóm phân tӱ trong chҩt nә Mӝt cách tӕt KѫQÿӇ phân loҥi chҩt nә OjWUrQFѫVӣ hiӋu suҩt, cách sӱ dөQJYjÿӝ nhҥy cӫa chúng 1Kѭÿѭӧc thӇ hiӋn trong hình 1.6, trong phân loҥi này, chҩt nә ÿѭӧc phân tách thành ba lӟp (Akhvan, 2004):
MӝWÿһFÿLӇm khác biӋt cӫa chҩt nә VѫFҩp là chúng trҧi qua quá trình chuyӇQÿәi rҩt nhanh tӯ ÿӕt sang nә và có thӇ truyӅn phát nә sang chҩt nә thӭ cҩS&K~QJWKѭӡng phát nә khi chӏu nhiӋt hoһc sӕc Khi chҩt nә phát nә dүQÿӃn các phân tӱ bӏ phân ly và tҥo ra mӝWOѭӧng nhiӋt, áp suҩt cӵc lӟQĈyOjOêGRFK~QJWKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng trong viӋc khӣi tҥo các thiӃt bӏ cho chҩt nә thӭ cҩp Chúng rҩt nhҥ\ÿӇ phát nә bӣi áp lӵc, ma sát, tia lӱDÿLӋn hoһc nhiӋWÿӝ cao và vұn tӕc phát nә nҵm trong khoҧng 3500 ± 5500 m/s
Hình 1.6 Phân lo̩i ch̭t n͝ theo hi u sṷWYjÿ͡ nh̩y (theo Akhavan, 2004) b Ch̭t n͝ thͱ c̭p
Không giӕQJQKѭFKҩt nә VѫFҩp, chҩt nә thӭ cҩp không thӇ phát nә dӉ dàng bӣi nhiӋt và áp lӵc Chúng ít nhҥ\KѫQFKҩt nә VѫFҩp và có thӇ phát nә bӣi mӝt áp lӵFÿѭӧc sinh ra tӯ chҩt nә VѫFҩp Vұn tӕc phát nә cӫa chҩt nә thӭ cҩp khoҧng tӯ 5500 ± 9000 m/s Mӝt sӕ ví dө vӅ chҩt nә thӭ cҩp là TNT (Trinitrotoluenne), axit picric, nitro-cellulose, nitroglycerine, nitroguanidine, RDX, HMX (octogen), PETN (Pentaerythritoltetranitrate) và TATB (triaminotrinitrobenzene) c Thu͙c phóng
Thuӕc phóng là vұt liӋu dӉ cháy chӭDÿӫ oxy cҫn thiӃWFKRTXiWUuQKÿӕt cháy cӫa chúng ThuӕFSKyQJFKi\QKѭQJNK{QJSKiWQә Khi cháy tҥo ra áp lӵc kèm theo ngӑn lӱa hoһc tia lӱa và tiӃQJUtWOjPWKD\ÿәi tӯ trҥng thái rҳn sang trҥQJWKiLNKtWѭѫQJÿӕi chұm Ví dө QKѭWKXӕFÿHQWKXӕc nә không khói và hӧp chҩt không chӭa nitro-glycerine
Mӝt vө nә lӟn có thӇ gây ra thiӋt hҥi trên diӋn rӝng dүQÿӃn mӝt thҧm hӑa lӟQĈӇ giҧm thiӇu nhӳng ҧQKKѭӣQJQKѭYұy, mӝt sӕ kiӃn thӭc vӅ vө nә trӣ nên cҫn thiӃW7UrQFѫVӣ ÿyNӃt cҩu cҧn trӣ sát thѭѫQJQә ÿѭӧc quy hoҥch, thiӃt kӃ và xây dӵng mӝt cách tӕt nhҩt
Mӝt vө nә là mӝt hiӋQWѭӧng do giҧLSKyQJQăQJOѭӧng mӝWFiFKÿӝt ngӝt NguӗQQăQJOѭӧng này là phi vұt chҩt; có thӇ xuҩt phát tӯ chҩt nә QKѭWKXӕc súng, sӵ quá áp trong nӗLKѫLKRһc sӵ biӃQÿәi hҥt nhân không kiӇm soát Tuy nhiên, viӋc giҧLSKyQJQăQJOѭӧng phҧi là mӝt sӵ ÿӝt ngӝt, xҧ\UDQKDQKÿӃn mӭc có sӵ WtFKONJ\QăQJOѭӧng cөc bӝ tҥLQѫL[ҧy ra vө nә1ăQJOѭӧQJWtFKONJ\Qj\VӁ ÿѭӧc tiêu tán theo nhiӅu cách khác nhau QKѭODQWruyӅQUDP{LWUѭӡng theo sóng nә, hoһc bӏ bӭc xҥ nhiӋt, ion hóa
Trang 6 Chҷng hҥn, xét ví dө QKѭWUѭӡng hӧp khí nén bên trong lӕp xe NӃXQăQJOѭӧng khí nén Qj\ÿѭӧc giҧLSKyQJÿӝt ngӝWWKuÿѭӧc xem là mӝt vө nә nhӓ Tuy nhiên, nӃu sӵ giҧi SKyQJQăQJOѭӧng chұm vì bӏ rò rӍ, thì NK{QJÿѭӧc xem là mӝt vө nә
Sóng xung kích là yӃu tӕ thӇ hiӋQÿһFWUѭQJFKRVyQJQәĈһFÿLӇm vұWOêÿһFWUѭQJFKR sóng xung kích là sӵ xuҩt hiӋQÿӝt ngӝt trong mӝt mһt phҷng cӫa tҩPFyÿӝ dày bҵng NK{QJ7URQJWUѭӡng hӧp mһt phҷng cӫa tҩm vuông góc vӟLKѭӟng chuyӇQÿӝng cӫa VyQJ[XQJNtFKWKuVyQJ[XQJNtFKQj\ÿѭӧc chӍ ÿӏnh là sóng mӝt chiӅu
Hình 1.6 Sóng xung kích trong dòng ch̫y ͝Qÿ͓nh [9]
Lҩy mһt phҷng xung kích làm tham chiӃXNKLÿLTXDPһt phҷng này xҧy ra sӵ giҧm tӕc ÿӝt ngӝt, kèm theo sӵ giҧm tӕc này có sӵ WăQJiSYjWăQJQKLӋWÿӝ cөc bӝÿӝ lӟn cӫa áp suҩt và tӕFÿӝ cӫa sóng xung kích giҧm dҫn khi truyӅQÿL[DWkPYө nә +ѫQQӳa, không có sӵ WKD\ÿәi dòng trong mһt cҳt ngang khi di chuyӇn qua mһt phҷng xung kích
Trong bҩt kǤ dòng di chuyӇQQjRÿӅXFyEDÿҥLOѭӧQJÿӝc lұp (áp suҩt, vұn tӕc và nhiӋt ÿӝÿӇ mô tҧ ÿҫ\ÿӫ vӅ GzQJ'RÿyÿzLKӓi ba mӕi quan hӋ ÿӝc lұSÿӇ thiӃt lұp tҩt cҧ các thuӝc tính cӫa dòng và mӝt quan hӋ thӭ WѭÿӇ biӇu diӉQKѭӟng cӫa dòng chҧy
Tính cҩp thiӃt cӫDÿӅ tài
Giàn khoan là mӝt kӃt cҩu khá phӭc tҥSGQJÿӇ khoan khai thác dҫu, khí tӵ QKLrQÿѭӧc xem là khoán sҧn quӕc gia Do giàn khoan luôn tiӃp cұn vӟi các hóa chҩt dӉ cháy nә nên hiӋQWѭӧng nә WUrQJLjQNKRDQFNJQJNK{QJNKyGLӉn ra Khi hiӋQWѭӧng cháy nә diӉn ra trên giàn khoan, nӃu không có nhӳng biӋn pháp thiӃt kӃ QJăQFKһn sóng nә lan truyӅn ÿӃn khu vӵc nguy hiӇm thì hұu quҧ sӁ rҩt nghiêm trӑng vӅ QJѭӡi và tài sҧn, gây ҧnh KѭӣQJÿӃn sӵ phát triӇn kinh tӃ Yjÿ{LNKL[ҧy ra hiӋQWѭӧng tràn dҫu trên biӇn
Chính vì các tác hҥi vӅ FRQQJѭӡi, kinh tӃP{LWUѭӡng khá lӟn nên viӋc mô phӓng ӭng xӱ cӫa kӃt cҩu GѭӟLWiFÿӝng cӫa tҧi trӑng nә là cҫn thiӃWÿӇ dӵ ÿRiQYLӋc lan truyӅn sóng nә, dӵ ÿRiQVӵ phá hӫy cӫa mӝt sӕ bӝ phұn, tӯ ÿyÿѭDUDFiFELӋQSKiSQJăQFKһn sӵ lan truyӅn sóng nә ÿӃn các khu vӵc nguy hiӇm Ĉӕi vӟi bài toán này, không thӇ sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSJLҧLWtFKÿӇ tính toán vì khӕLOѭӧng tính toán lӟn, mô hình 3 chiӅu phӭc tҥp Và viӋc thӵc nghiӋPFNJQJNK{QJÿѭӧc cho phép trên giàn khoan Do vұy, viӋc chӑQSKѭѫQJSKiSP{SKӓng sӕ là cҫn thiӃWYjÿ~QJ ÿҳn.
Tình hình nghiên cӭXWURQJYjQJRjLQѭӟc
Trong nhӳQJQăPJҫQÿk\Kѭӟng nghiên cӭXÿiSӭQJÿӝng lӵc hӑc cӫa kӃt cҩu chӏu tҧi trӑng nә ÿѭӧF ÿăQJ WUrQ QKLӅu bài báo khoa hӑF QKѭ bài báo cӫa tác giҧ Andrzej Grzadziela và cӝng sӵ vӅ khҧo sát ÿiSӭQJÿӝng lӵc hӑc cӫa con thuyӅQQJRjLNKѫLFKӏu WiFÿӝng cӫa vө nә GѭӟLQѭӟc [10] Tác giҧ G E Fairlie ÿm mô tҧ khҧ QăQJӭng dөng cӫa công cө mô phӓng AUTODYN trong viӋc phân tích sóng nә 2 chiӅu và 3 chiӅu vӟi nhiӅXSKѭѫQJ pháp khác nhau [11] ĈӇ ÿѫQJLҧn hóa vҩQÿӅ, mӝt sӕ bài báo nghiên cӭu hình dҥng cӫa sóng nә theo thӡi JLDQÿӇ iSÿһt mӝt áp lӵc lên kӃt cҩu thay vì phҧi giҧi quyӃt cҧ hai miӅn phҫn tӱ hӳu hҥn kӃt cҩXYjOѭXFKҩt Mô hình P-I (Pressure-,PSXOVHÿѭӧc tác gҧi Yuan Zhu sӱ dөng ÿӇ thay thӃ cho tҧi trӑng nә phӭc tҥp tác dөng lên kӃt cҩu và khҧo sát khҧ QăQJFҧn trӣ sóng nә cӫa kӃt cҩu [12] Tác giҧ Jung Min Sohn và cӝng sӵ mong muӕn bҧo vӋ kӃt cҩu thông TXDWѭӡng chҳn sóng nә, do vұy tác giҧ ÿmNLӇm chӭng vӟi nhiӅu dҥng tҧi áp suҩt WѭѫQJÿѭѫQJNKiFQKDX[13]
Sóng nә là loҥi sóng phӭc tҥp, các vө nә WKѭӡng xҧ\UDWURQJP{LWUѭӡQJFyÿӏa hình phӭc tҥp, vì vұy sóng nә có thӇ bӏ dӗn nén, phҧn xҥ gây nên áp suҩWFDRKѫQKRһc thҩp KѫQFKRNӃt cҩXÿһc biӋWOjNKXGkQFѭ9LӋc bӕ WUtNKXGkQFѭÿӇ tránh và chӕng sӵ lan truyӅn sóng nә FNJQJOjPӝt vҩQÿӅ ÿѭӧc nghiên cӭu [14] Mӝt tác dөng không hӅ nhӓ cӫa cây xanh trong các vө nә FNJQJÿmÿѭӧc khҧo sát Cây xanh có tác dөng cҧn trӣ sóng nә là mӝt cách hiӋu quҧ và thân thiӋQÿӇ bҧo vӋ NKXGkQFѭJLҧPFѭӡQJÿӝ cӫa sóng nә [15]
Ngoài ra, ӭng dөng công nghӋ mô phӓng quá trình nә ÿӇ khҧo sát ӭng xӱ kӃt cҩu theo thӡLJLDQFzQÿѭӧc thӇ hiӋn trong các hҫm mӓ Hҫm mӓ FNJQJOjQѫLWKѭӡng xҧy ra các
Trang 10 vө nә WѭѫQJWӵ ThiӃt kӃ hình dҥng cӫa hҫm hoһc trang bӏ thêm mӝt loҥi vұt dөQJFNJQJ là phѭѫQJSKiSÿӇ hҥn chӃ rӫi ro khi vө nә xҧy ra [16].
Phҥm vi nghiên cӭu
- KhҧRViWWiFÿӝng cӫa sóng nә ҧQKKѭӣQJÿӃn kӃt cҩu giàn khoan, bӓ qua các kӃt cҩu phө phӭc tҥp, chӍ [pWÿӃn các kӃt cҩu chính chӏu ҧQKKѭӣng
- Sӱ dөng vұt liӋu phi tuyӃn (có phá hӫy) cho kӃt cҩu giàn khoan.
Mөc tiêu nghiên cӭu
- Ӭng dөQJ SKѭѫQJ SKiS $UELWUDU\ /DJUDQJLDQ (XOHU ÿӇ mô phӓng ӭng xӱ phi tuyӃn cӫa kӃt cҩXJLjQNKRDQGѭӟLWiFÿӝng cӫa tҧi trӑng nә
- KiӇm chӭQJSKѭѫQJSKiSP{SKӓng vӟi mӝt sӕ bài báo có thӵc nghiӋm
- Phân tích dӵ ÿRiQYӏ trí nguy hiӇm cӫa kӃt cҩXYjÿӅ xuҩWSKѭѫQJiQNKҳc phөc.
Tóm tҳt
7UrQÿk\OjQKӳng nӝLGXQJOLrQTXDQÿӃn các vө nә thӵc tӃ ÿm[ҧy ra, tác hҥi cӫa nó vӅ QJѭӡi, vӅ kinh tӃ YjP{LWUѭӡng Bên cҥQKÿyPӝt sӕ khái niӋm vӅ hiӋQWѭӧng nә FNJQJ ÿѭӧFÿӅ cұSYjFiFSKѭѫQJSKiSFyWKӇ mô phӓng ӭng xӱ phi tuyӃn cӫa kӃt cҩXGѭӟi WiFÿӝng cӫa tҧi trӑng nә ViӋc lӵa chӑQSKѭѫQJSKiSP{SKӓng sӕ OjÿLӅu tҩt yӃu và ÿ~QJÿҳn, vì không thӇ GQJSKѭѫQJSKiSJLҧi tích hay thӵc nghiӋm do mӝt sӕ lý do QKѭP{KuQKWtQKWRiQOӟn, phӭc tҥp, chi phí thӵc nghiӋm và vҩQÿӅ an ninh
+ѭӟng nghiên cӭu tҧi trӑng nә ÿmÿѭӧc các nhà khoa hӑFÿӅ cұp trong nhӳQJQăPFXӕi thӃ kӇ 20 Vì mӝt sӕ lý do khách quan, phҥm vi nghiên cӭXÿѭӧc giӟi hҥQÿӇ tұp trung khҧo sát ӭng xӱ phi tuyӃn cӫa các kӃt cҩu chính chӏu ҧQKKѭӣng cӫa sóng nә thông qua SKѭѫQJSKiS$/(
2.1 &ѫVӣ lý thuyӃWNKtÿӝng hӑc cӫa hiӋQWѭӧng nә
Mӝt sóng áp suҩt lan truyӅn vӟi tӕFÿӝ u1 ӣ trҥQJWKiLQKѭKuQKDĈLӅu này có thӇ ÿѭӧc chuyӇn thành mӝt sóng әQÿӏnh vӟi tӕFÿӝ vào w1 và tӕFÿӝ ra w2 QKѭKuQKE
Hình 2.1 Minh h͕a s WKD\ÿ͝i thành h quy chi͇u c͙ ÿ͓nh cͯa sóng [17]
Sӱ dөng mӝt thӇ tích kiӇm soát bao quanh sóng và bҩt kǤ vùng phҧn ӭng nào mong muӕQÿѭӧc tính toán, các tích phân cӫa quan hӋ bҧo toàn có thӇ ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ ÿѭDUD ÿLӅu kiӋn nhҧy liên quan ÿӃn thuӝc tính tҥLÿҫXYjRYjÿҫu ra cӫa thӇ tích kiӇm soát
&iFKÿѫQJLҧQÿӇ thӵc hiӋn viӋc tính toán này là chӍ [pWÿӃn thành phҫn vұn tӕc w pháp tuyӃn vӟi mһt sóng tӟi trong hӋ tӑD ÿӝ cӕ ÿӏnh cӫa sóng KӃt quҧ cӫa bҧo toàn khӕi Oѭӧng là:
&iFSKѭѫQJWUuQKQj\ÿѭӧc áp dөng cho sóng di chuyӇQVyQJWƭQKKD\VyQJEҩt kǤ miӉn sao có phép biӃQÿәi thành hӋ tӑDÿӝ cӕ ÿӏnh cӫa sóng phù hӧS7KHRSKѭѫQJWUuQKEҧo toàn, mӝWÿLӅu kiӋn entropy phҧLÿѭӧc thӓa
Nói chung, mӝWSKѭѫQJWUuQKWUҥng thái ӣ dҥng h h P , U ÿѭӧc xây dӵQJÿӇ hoàn thành viӋc thiӃt lұSSKѭѫQJWUuQK;pWWUѭӡng hӧSNKtOêWѭӣQJSKѭѫQJWUuQKWUҥng thái
Trang 12 cӫD WUѭӡng hӧp này kӃt hӧp vӟi quan hӋ P U , T cӫD HQWKDOS\ 7URQJ ÿy P U , T ÿѭӧc tính bӣi
Hҵng sӕ NKtOêWѭӣng là
Và khӕLOѭӧng mol trung bình là
Vӟi tӹ lӋ khӕLOѭӧng khí tӯng phҫn cho bӣi Y i Enthalpy cӫDNKtOêWѭӣng có thӇ ÿѭӧc biӇu diӉn QKѭVDX
Enthalpy cӫa mӛi loҥi chҩWNKtÿѭӧc tính:
7URQJÿy' f h i là nguӗn nhiӋWÿѭӧc hình thành, c P i , là nhiӋt dung riêng và T 0 là nhiӋt ÿӝ tham chiӃuWKѭӡQJÿѭӧc lҩy bҵng 298.15 K
2.1.2 Ĉ˱ͥng Rayleigh và ÿ˱ͥng cong Hugoniot [18] Ĉѭӡng nhiӋWÿӝng lӵc hӑc dӑc theo trҥQJWKiLEDQÿҫu tiӃQÿӃn trҥng thái cuӕi FQJÿL qua sóng nә có thӇ WKXÿѭӧc:
7URQJÿyv 1/U là thӇ tích kiӇm soát và m Uu OjOѭӧng khӕLOѭӧng trên mӝWÿѫQ vӏ diӋn tích Tӯ (2.11), thҩy rҵng:
Vì vұy, nӃu m tӗn tҥi và nӃu v 0 !v 1 (hoһc U 0 U 1 ) thì p 1 ! p 0 ; nӃu v 0 v 1 (hoһc
U !U ) thì p 1 p 0 'RÿySKѭѫQJWUuQK[iFÿӏnh vùng trong mһt phҷng p-v khi lӡi giҧi tӗn tҥi Khi p 1 ! p v 0 , 0 !v 1 suy ra lӡi giҧi cho sóng nә và khi p 1 p v 0 , 0 v 1
Trang 13 suy ra lӡi giҧi cho sóng cháy NӃXTX\ѭӟc x v 1 /v 0 U U 0 / 1 và y p 1 / p 0 , (2.12) có thӇ viӃt lҥi:
Trong mһt phҷng p-v (hoһc mһt phҷng x-y), vùng nә YjYQJFKi\ÿѭӧc thӇ hiӋQQKѭ hình 2.2
Hình 2.2 Ph̩m vi lͥi gi̫i cho n͝ và cháy trong m̿t ph̻ng p-v [18]
TӕFÿӝ âm thanh trong dòng vào và hӋ sӕ Mach cӫa sóng cháy ÿѭӧc tính bӣi:
/jSKѭѫQJWUuQKFӫDÿѭӡng thҷng trên mһt phҷng x-y vӟi mӝWÿӝ dӕc J 0 M 0 2 3KѭѫQJ WUuQK[iFÿӏQKÿѭӡng nhiӋWÿӝng lӵc hӑc chuyӇn tiӃp tӯ trҥQJWKiLÿӃn trҥng WKiL[\ÿLTXDVyQJFKi\ÿѭӡQJQj\ÿѭӧc gӑLOjÿѭӡng Rayleigh Tӯ SKѭѫQJWUuQK này, tӕFÿӝ cӫa sóng cháy tӹ lӋ EuQKSKѭѫQJYӟLÿӝ dӕc cӫDÿѭӡQJ5D\OHLJK7KHRÿy ÿӝ dӕc cӫDÿѭӡQJ5D\OHLJKÿѭӧc viӃt:
Bӓ qua vұn tӕFWURQJSKѭѫQJWUuQKQăQJOѭӧng WKXÿѭӧc:
3KѭѫQJWUuQKQj\Ojÿѭӡng cong Hugoniot, biӇu diӉn quӻ tích các trҥQJWKiLÿҫXUDWѭѫQJ ӭng vӟi trҥQJWKiLÿҫXYjR3KѭѫQJWUuQK+XJRQLRWÿѭӧc biӇu diӉQGѭӟi dҥng nӝLQăQJ thay vì enthalpy sӱ dөng h e pvWURQJÿye là nӝLQăQJFӫa hӛn hӧS3KѭѫQJWUuQK (2.19) trӣ thành:
NӃu giҧ ÿӏnh mӝWNKtOêWѭӣng vӟLSKѭѫQJWUuQKWUҥng thái
J U , bӓ qua enthalpy và biӇu diӉQ ÿѭӡng cong Hugoniot chӍ có p-v 3KѭѫQJWUuQKFyWKӇ ÿѭӧc biӇu diӉn:
7URQJÿyq' q p v/ 0 0 3KѭѫQJWUuQKQj\FyWKӇ ÿѭӧc biӇu diӉn ӣ dҥng phù hӧSKѫQ y D x D E
3KѭѫQJWUuQKFXӕi cùng này cho thҩy rҵQJWURQJNKtOêWѭӣQJÿѭӡng cong Hugoniot thuӝc dҥQJÿѭӡng cong hyperbola Khi lӡi giҧi cӫDFiFSKѭѫQJWUuQKEҧo toàn thӓa cҧ KDLÿѭӡQJ5D\OHLJKYjÿѭӡng cong Hugoniot, thì quá trình chuyӇQÿәi chҩt phҧn ӭng
Trang 15 sang sҧn phҭm phҧLWXkQWKHRÿѭӡng Rayleigh tӯ trҥQJWKiLEDQÿҫu x y 1 ÿӃn trҥng thái cuӕi cùng x y , và nҵPWUrQÿѭӡng cong +XJRQLRWQKѭKuQK
Hình 2.3Ĉ˱ͥQJ5D\OHLJKYjÿ˱ͥng cong Hugoniot [18] Ĉӕi vӟi tӕFÿӝ lan truyӅn cӫa sóng cháy, có hai lӡi giҧLWѭѫQJӭng trong mһt phҷng (x,y) Hai lӡi giҧi này hӧp nhҩW NKL ÿѭӡng Rayleigh trӣ thành tiӃp tuyӃn vӟL ÿѭӡng cong +XJRQLRWO~FÿyFKRUDYұn tӕc tӕi thiӇu ӣ nhánh nә và vұn tӕc tӕLÿDӣ nhánh cháy trên ÿѭӡng cong Hugoniot Hai lӡi giҧLQj\ÿѭӧc gӑi là lӡi giҧi CJ Không có lӡi giҧi nào phù hӧp kKLÿѭӡng Rayleigh giao vӟLÿѭӡng cong Hugoniot
2.1.3 Sóng n͝ YjÿL͉u ki n Chapman-Jouguet [17]
Hai ví dө cӫDÿѭӡQJ5D\OHLJKÿѭӧc thӇ hiӋn trên hình 2.4 Lӡi giҧi cho sóng nә ÿѭӧc thӇ hiӋn bҵng hình hӑc bӣL FiF ÿLӇm giao nhau cӫD ÿѭӡQJ 5D\OHLJK Yj ÿѭӡng cong Hugoniot Ӣ nhánh nә (U), tӕFÿӝ sóng phҧi lӟQKѫQJLiWUӏ tӕi thiӇu, vұn tӕc Chapman- Jouguet (CJU) ӣ WUrQOjJLDRÿLӇm cӫDÿѭӡng Rayleigh và nhánh kích nә Hugoniot Ӣ nhánh cháy (L), tӕFÿӝ sóng phҧi nhӓ KѫQJLiWUӏ tӕi thiӇu, vұn tӕc Chapman-Jouguet (CJL) ӣ Gѭӟi là JLDRÿLӇm cӫDÿѭӡng Rayleigh và nhánh cháy Hugoniot ĈLӇm áp suҩt tӕi thiӇu trên nhánh kích nә &9WѭѫQJӭng vӟi trҥng thái cuӕi cùng cӫa mӝt hҵng sӕ thӇ tích chҩt nәĈLӇm áp suҩt tӕLÿDWUrQQKiQKFKi\&3WѭѫQJӭng vӟi trҥng thái cuӕi cùng cӫa mӝt hҵng sӕ thӇ tích chҩt nә Sóng nә là sóng siêu âm (w1 > a1) và mӝt sóng lan truyӅn chӍ gây ra dòng ra Tuy nhiên, sóng cháy là sóng cұn âm (w1 < a1) và mӝt sóng lan truyӅn tҥo ra cҧ hai dòng vào và ra
Hình 2.4+DLÿ˱ͥQJ5D\OHLJKYjÿ˱ͥng cong Hugoniot minh h͕a nhánh n͝ và nhánh cháy [17]
Nói chung, hai lӡi giҧi (U1, U2) trên nhánh kích nә cho ra tӕFÿӝ sóng,
U U f ! ! và hai lӡi giҧi (L1, L2) trên nhánh cháy cho ra tӕFÿӝ sóng, 0
U U ChӍ mӝt trong hai lӡi giҧLÿѭӧc chҩp nhұn vӅ mһt vұWOêĈyOjOӡi giҧi (U1) cho nhánh kích nә và lӡi giҧi (L2) cho nhánh cháy Theo quy tҳc cӫa Jouguet, nhӳng lӡi giҧi này có dòng chҧy cұn âm theo sau sóng w2 < a2 và thӓDFiFÿLӅu kiӋn nhiӉu phía sau sóng
Hình hӑc cӫDÿѭӡQJ5D\OHLJKYj+XJRQLRWKuQKiSÿһt nhӳng hҥn chӃ lên các giá trӏ cӫa vұn tӕc kích nә
Hình 2.5Ĉ˱ͥng Rayleigh và Hugoniot th͋ hi n w 1 U CJ t̩i t͙Fÿ͡ sóng t͙i thi͋u và ÿL͋m ti͇p tuy͇n CJ [17]
%rQGѭӟi tӕFÿӝ sóng tӕi thiӇu, w 1 w CJ ÿѭӡng Rayleigh và Hugoniot cân bҵng không giao nhau nên không có lӡi giҧi әQÿӏQKĈӕi vӟi tӕFÿӝ sóng tҥi tӕFÿӝ sóng tӕi thiӇu w1 U CJ , có mӝW JLDR ÿLӇm vӟL ÿѭӡng Hugoniot Phía trên tӕF ÿӝ sóng tӕi thiӇu, w >w1 CJ , ÿѭӡQJ5D\OHLJKYjÿѭӡQJ+XJRQLRWFyKDLJLDRÿLӇmWKѭӡQJÿѭӧc gӑi là lӡi
Trang 17 giҧi mҥnh (S) và yӃu (W) DӵDYjRSKkQWtFKWUrQ&KDSPDQÿӅ xuҩt rҵng tӕFÿӝ sóng nә ÿRÿѭӧFWѭѫQJӭng vӟi tӕFÿӝ sóng tӕi thiӇu là duy nhҩWĈLӅu này dүQÿӃQÿӏQKQJKƭD sau: Ĉ͓nh QJKƭD,V̵n t͙c n͝ Chapman-Jouguet là t͙Fÿ͡ sóng t͙i thi͋u mà luôn t͛n t̩i m͡t lͥi gi̫LFKRFiFÿL͉u ki n nh̫y tͳ ch̭t ph̫n ͱQJÿ͇n s̫n pẖm cân b̹ng di chuy͋n vͣi t͙Fÿ͡ siêu âm Ĉ͓QKQJKƭD,,9̵n t͙c n͝ Chapman-Jouguet x̫y ra khi dòng ch̫y trong s̫n pẖm n͝ OjVyQJkPĈL͉XQj\W˱˯QJÿ˱˯QJYͣi vi c ti͇p tuy͇n cͯDÿ˱ͥng Rayleigh, Hugoniot và ÿ˱ͥQJÿ̻ng entropy t̩LÿL͋m CJ
Sӵ lӵa chӑn hӋ tӑDÿӝ cho giҧi pháp sӕ cӫDSKѭѫQJWUuQKYLSKkQWӯng phҫn là quyӃWÿӏnh ÿҫXWLrQYjÿѭӧc cho là quan trӑng nhҩt Mӝt lӵa chӑn không phù hӧp sӁ dүQÿӃn mӝt SKѭѫQJSKiSVӕ vӯa tӕn kém vӯa không chính xác Theo truyӅn thӕng, các vҩQÿӅ trong kӻ thuұt kӃt cҩXYjFѫKӑc vұt rҳQÿmVӱ dөng mӝt hӋ tӑDÿӝ Lagrangian vӟi sӵ di chuyӇn cӫDOѭӟi theo dòng vұt liӋu Sӵ lӵa chӑn này rҩt kinh tӃ và giҧi quyӃt các bài toán vӅ ranh giӟi vұt liӋu Hҥn chӃ chính cӫa hӋ tӑDÿӝ Lagrangian là biӃn dҥng phҧLÿѭӧc hҥn chӃ nӃu không sӵ biӃn dҥQJWURQJOѭӟi sӁ dүQÿӃn sӵ không chính xác và bҩt әQÿӏnh lӡi giҧi Sӵ lӵa chӑn truyӅn thӕQJFKRFѫKӑc chҩt lӓng là mӝt hӋ tӑDÿӝ (XOHULDQFyOѭӟi cӕ ÿӏnh trong không gian Sӱ dөQJOѭӟi cӕ ÿӏnh giúp loҥi bӓ giӟi hҥn vӅ mӭFÿӝ biӃn dҥng cӫDOѭӟLQKѭQJVӁ phӭc tҥp khi dòng vұt liӋu di chuyӇQWK{QJTXDOѭӟi và ranh giӟi giӳa các vұt liӋu Ĉӕi vӟi các vҩQÿӅ cҧ vӅ chҩt lӓng và chҩt rҳn, chҷng hҥQQKѭWѭѫQJWiFFKҩt lӓng và kӃt cҩu, cҧ công thӭF/DJUDQJLDQYj(XOHULDQÿӅu không tӕLѭXFKRWRjQEӝ miӅn khҧo sát Mӝt công thӭc Lagrangian không thӇ xӱ lý các biӃn dҥng lӟn cӫa chҩt lӓng và công thӭc Eulerian thiӃX ÿӝ chính xác khi áp dөng cho chҩt rҳn Hҫu hӃW ÿӕi vӟi bài toán WѭѫQJWiFFKҩt lӓng ± kӃt cҩu, cҫn phҧi sӱ dөng công thӭc Eulerian cho chҩt lӓng, công thӭc Lagrangian cho kӃt cҩu và mӝt thuұt toán kӃt hӧp Thuұt toán kӃt hӧp khá phӭc tҥp nӃXOѭӟi Lagrangian chӗQJOrQOѭӟi Eulerian
&iFSKѭѫQJWUuQKFKӫ ÿҥRÿѭӧc lҩy tӯ WUѭӡng hӧp khi tӑDÿӝ tham chiӃu di chuyӇn vӟi vұn tӕc tùy ý Công thӭFQj\ÿѭӧc gӑi là công thӭc Arbitrary Lagrangian ± Eulerian bӣi vì trong công thӭc chӭa cҧ SKѭѫQJWUuQK/DJUDQJLDQYj(XOHULDQQKѭWұp hӧp con Vұn tӕc cӫa vұt liӋu là u, vұn tӕc cӫa tӑDÿӝ tham chiӃu là v, sӵ chênh lӋch vұn tӕc (u-Yÿѭӧc ký hiӋu là w Jacobian, J là sӵ chênh lӋch thӇ WtFKWѭѫQJÿӕi theo tӑDÿӝ tham chiӃu và tӑDÿӝ không gian
Trang 18 Ĉҥo hàm cӫa hàm vұt liӋu theo thӡi gian có thӇ ÿѭӧc thӇ hiӋn trong tӑDÿӝ không gian và tӑDÿӝ tham chiӃXWURQJÿy f r là hàm f trong tӑDÿӝ tham chiӃu, i i f f f u t x w w w w (2.24) r i i i f f f u v t x w w w w (2.25) ĈҥR KjP SKѭѫQJ WUuQK $/( WKD\ YjR SKѭѫQJ WUuQK 4 WKX ÿѭӧF SKѭѫQJ WUuQK /DJUDQJLDQQKѭQJNK{QJSKҧi dҥng bҧo toàn, w r i i i i u t x x
Uw V U U w w w (2.28) ĈӇ ÿѭDSKѭѫQJWUuQKYӅ dҥng bҧo toàn, QKkQSKѭѫQJWUuQK2.26) vӟi -ả YjQKkQSKѭѫQJ trình (2.23) vӟi UVDXÿyFӝng lҥLÿѭӧc,
Quy trình mô phӓng tҧi trӑng nә trong phҫn mӅm AUTODYN
Hình 3.16˯ÿ͛ quy trình mô ph͗ng t̫i tr͕ng n͝ trong ph̯n m͉m AUTODYN 3.1.2 Chú thích
%˱ͣc 1: Thi͇t l̵SP{KuQKÿ͙i xͱng trͭc 2D ĈӇ khӣi tҥo mӝt tҧi trӑng nә cho mô hình 3D ӣ dҥng hình cҫXWUѭӟc hӃt phҧi thiӃt lұp mô hình bài toán hai chiӅu vӟi mӝt sӕ yӃu tӕ FKtQKQKѭVDX
- Bài toán hai chiӅXÿӕi xӭng trөc
- Hình hӑc hai chiӅXGѭӟi dҥng hình nêm chӭa 2 loҥi vұt liӋu không khí và chҩt nә
- ThiӃt lұSÿLӇm kích nә và các thông sӕ thӡi gian phân tích
Hình 3.2 Thi͇t l̵p P{KuQKÿ͙i xͱng trͭc 2D
%˱ͣc 2: Xây dng mô hình 3D Ĉӕi vӟi mӝt sӕ mô hình 3D kӃt cҩXÿѫQJLҧn thuӝc các loҥi hình hӑFFѫEҧn thì có thӇ xây dӵng trӵc tiӃSWURQJ$872'