• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제51권2호
• /
• pp.424-431
• /
• 2019

The aim of the present study was to develop model for detonation cell sizes prediction based on a deep artificial neural network of hydrogen, methane and propane mixtures with air and oxygen. The discussion about the currently available algorithms compared existing solutions and resulted in a conclusion that there is a need for a new model, free from uncertainty of the effective activation energy and the reaction length definitions. The model offers a better and more feasible alternative to the existing ones. Resulting predictions were validated against experimental data obtained during the investigation of detonation parameters, as well as with data collected from the literature. Additionally, separate models for individual mixtures were created and compared with the main model. The comparison showed no drawbacks caused by fitting one model to many mixtures. Moreover, it was demonstrated that the model may be easily extended by including more independent variables. As an example, dependency on pressure was examined. The preparation of experimental data for deep neural network training was described in detail to allow reproducing the results obtained and extending the model to different mixtures and initial conditions. The source code of ready to use models is also provided.

• 대한화학회지
• /
• 제60권1호
• /
• pp.9-15
• /
• 2016

폭발성능이 높은 HMX와 폭발성능은 떨어지지만 안정성이 높은 LLM-116의 분자복합체인 HMX/LLM-116 공결정(cocrystal)의 폭발 속도, 폭발 압력 그리고 열역학적 안정성에 대하여 이론적으로 연구하였다. 각 분자 구조는 B3LYP/cc-pVTZ 수준까지 최적화 하였으며 가장 약한 방아쇠 결합(trigger bond)과 클러스터에 대한 결합에너지를 계산 하여 열역학적 안정성을 확인하였다. 보다 정확한 에너지를 계산하기 위해 MP2 이론 수준에서 한 점(single point) 에너지를 계산하였으며, monte carlo integration 계산을 통해 밀도를 계산 하였다. 엔탈피는 CBS-Q 이론 수준에서 계산하였으며, 폭발 속도와 폭발 압력은 Kamlet-Jacobs 방정식을 이용하여 계산하였다.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.61-70
• /
• 2023

본 연구에서는 수소저장시설의 폭발에 대한 시설물의 안전성 평가를 위하여 수소 폭발에 의한 발생된 충격파의 효과와 그에 따른 구조물의 손상도 평가에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 이를 위하여 수소저장시설의 폭발효과에 미치는 주요 설계변수로 수소저장시설의 부피(10~50,000 L), 잔존용량(SOC, 50% 및 100%) 및 초기 압력(50 MPa 및 100 MPa)을 고려하여 폭발 시나리오를 수립하였다. 수소폭발효과를 도출하기 위하여 수소의 기계적 에너지와 화학적 에너지를 고려한 TNT 등가량 산정방법을 활용하였다. 환산된 TNT 등가량에 대하여 기존 UFC 3-340-02의 Kingery-Bulmash 폭발하중 설계차트를 개선한 평가식을 적용하여 수소 폭발 모델을 제안하였다. 수소 폭발 모델은 거리별 압력과 충격량에 대하여 지난 수소 탱크의 폭발실험 결과와 비교하여 검증되었다. 검증된 수소폭발 모델을 활용하여 시나리오에 따른 변수해석을 수행하였으며 폭발 중심으로부터의 이격거리에 따른 압력과 충격량에 대한 설계차트를 제시하였다. 더욱이 이 압력과 충격량 설계차트와 압력-충격량(PI) 다이어그램을 활용하여 압력과 충격량의 수준에 따른 구조물의 미세손상, 주요부재손상 및 부분 붕괴의 3단계 손상도와 이격거리에 따른 설계차트를 제안하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제24권1호
• /
• pp.19-22
• /
• 2003

For CHNO explosives, two new correlations of the form $P_{CJ}\;=\;8.7({\alpha}T_c')^{1/2}{\rho}_0^2-5\;and\;P_{CJ}\'=\'9.5({\alpha}T_c')^1/2{\rho}_0^2-9$ have been demonstrated, which relate detonation pressure, $P_{CJ}$; combustion temperature of the explosive in gas phase, $T_c$; combustion temperature of the explosive in crystalline state, $T_c'$; and the number of moles of gaseous products per unit weight of explosive, α; at initial density of the explosive, ${\rho}_0$. Experimental and semi-empirical PM3 procedures were used for the computation of $T_c$. Detonation pressures derived in this manner have a simple form without need to use computer code.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제28권4호
• /
• pp.271-280
• /
• 2016

근접거리에서의 폭발하중의 정확한 정량화에 대한 요구는 주요기반시설물, 빌딩 및 교량의 안전설계가 근접폭발에 대한 것이라는 점에서 매우 중요하다. 근접폭발에 대한 입사 및 반사압력은 높은 압력과 온도로 인하여 사용가능한 압력변환기로는 직접적인 측정이 매우 힘들며, 이는 근접거리에서의 압력과 충격량에 대한 합당한 예측을 가능하게 하는 확인되고 검증된 전산유체역학코드를 필요로 한다. 본 논문은 입사 및 반사 초과압력 및 충격량의 산정에 대하여 CFD 코드를 확인하고 증명하기 위한 수치해석에 대하여 소개하였다. 연구는 근접거리에 초점을 맞추어 수행되었으며, 근접폭발 시뮬레이션을 최적화하는 메쉬크기에 대에 대해서도 제안하였다.

• 화약ㆍ발파
• /
• 제24권2호
• /
• pp.23-31
• /
• 2006

에멀젼 폭발반응이 중단되지 않는 범위에서 최대한 기폭성과 최소한의 저장안정성을 갖고 에멀젼구조를 깨뜨리지 않으면서 반응을 완화할 수 있는 첨가제를 여러 가지 물질로 실험하여 선정하였으며, 매트릭스와 최적의 배합비로 혼합함으로써 Kinecker를 개발하였다. 폭발압력, 공내 작용압력, 폭속 등의 위력요소들을 실험을 통해 기존 에멀젼폭약과 비교 분석한 결과 폭발압력은 이론상 40.66%, Nitro Dyne 프로그램 계산상 47.27% 감소하였고, 공내작용압력은 33.25% 감소를 나타내었으며, 폭속 또한 52.88% 이상 낮출 수 있었다.

• 한국가스학회지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.8-14
• /
• 2012

수소는 온실가스 배출을 저감하기 위한 미래 에너지로 고려되고 있지만, 폭발위험에 대한 문제점을 지니고 있다. 따라서 수소가 미래 에너지로 사용되기 위해서는 폭발위험에 대한 연구가 충분히 이루어져야 한다. 폭발위험은 폭발충격에 대한 이해 즉, 폭발과정에서 압력 상승속도에 대한 분석과 밀접한 관계가 있다. 본 연구에서는 폭발에 영향을 미치는 변수, 즉 연소 전후의 비열비, 화학평형상태에서 최대폭발압력, 그리고 연소속도, 이들 변수가 압력 상승속도에 미치는 영향을 살펴보았다. 화학평형상태에서 최대폭발압력과 연소속도는 압력 상승곡선에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었고, 미연소 가스의 비열비는 초기압력 상승속도보다 최종압력 상승속도에 더욱 영향을 미치고, 연소가스의 비열비는 반대로 초기압력 상승속도에 더욱 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 연소속도는 실험 데이터로부터 구하였으며 밀폐공간에서 수소가스 폭발에서는 폭연에서 폭굉으로 전이가 일어나기에는 연소속도가 매우 느림을 알 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
• /
• pp.367-373
• /
• 2008

Spinning detonations propagating in a circular tube were numerically investigated with a one-step irreversible reaction model governed by Arrhenius kinetics. Activation energy is used as parameter as 10, 20, 27 and 35, and the specific heat ratio and the heat release are fixed as 1.2 and 50. The time evolution of the simulation results was utilized to reveal the propagation mechanism of single-headed spinning detonation. The track angle of soot record on the tube wall was numerically reproduced with various levels of activation energy, and the simulated unique angle was the same as that of the previous reports. The maximum pressure histories of the shock front on the tube wall showed stable pitch at Ea=10, periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 and unstable pitch consisting of stable, periodical unstable and weak modes at Ea=35, respectively. In the weak mode, there is no Mach leg on the shock front, where the pressure level is much lower than the other modes. The shock front shapes and the pressure profiles on the tube wall clarified the mechanisms of these stable and unstable modes. In the stable pitch at Ea=10, the maximum pressure history on the tube wall remained nearly constant, and the steady single Mach leg on the shock front rotated at a constant speed. The high and low frequency pressure oscillations appeared in the periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 of the maximum pressure history. The high frequency was one cycle of a self-induced oscillation by generation and decay in complex Mach interaction due to the variation in intensity of the transverse wave behind the shock front. Eventually, sequential high frequency oscillations formed the low frequency behavior because the frequency behavior was not always the same for each cycle. In unstable pitch at Ea=35, there are stable, periodical unstable and weak modes in one cycle of the low frequency oscillation in the maximum pressure history, and the pressure amplitude of low frequency was much larger than the others. The pressure peak appeared after weak mode, and the stable, periodical unstable and weak modes were sequentially observed with pressure decay. A series of simulations of spinning detonations clarified that the unsteady mechanism behind the shock front depending on the activation energy.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
• /
• pp.367-373
• /
• 2008

Spinning detonations propagating in a circular tube were numerically investigated with a one-step irreversible reaction model governed by Arrhenius kinetics. Activation energy is used as parameter as 10, 20, 27 and 35, and the specific heat ratio and the heat release are fixed as 1.2 and 50. The time evolution of the simulation results was utilized to reveal the propagation mechanism of single-headed spinning detonation. The track angle of soot record on the tube wall was numerically reproduced with various levels of activation energy, and the simulated unique angle was the same as that of the previous reports. The maximum pressure histories of the shock front on the tube wall showed stable pitch at Ea=10, periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 and unstable pitch consisting of stable, periodical unstable and weak modes at Ea=35, respectively. In the weak mode, there is no Mach leg on the shock front, where the pressure level is much lower than the other modes. The shock front shapes and the pressure profiles on the tube wall clarified the mechanisms of these stable and unstable modes. In the stable pitch at Ea=10, the maximum pressure history on the tube wall remained nearly constant, and the steady single Mach leg on the shock front rotated at a constant speed. The high and low frequency pressure oscillations appeared in the periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 of the maximum pressure history. The high frequency was one cycle of a self-induced oscillation by generation and decay in complex Mach interaction due to the variation in intensity of the transverse wave behind the shock front. Eventually, sequential high frequency oscillations formed the low frequency behavior because the frequency behavior was not always the same for each cycle. In unstable pitch at Ea=35, there are stable, periodical unstable and weak modes in one cycle of the low frequency oscillation in the maximum pressure history, and the pressure amplitude of low frequency was much larger than the others. The pressure peak appeared after weak mode, and the stable, periodical unstable and weak modes were sequentially observed with pressure decay. A series of simulations of spinning detonations clarified that the unsteady mechanism behind the shock front depending on the activation energy.

• 대한화학회지
• /
• 제66권3호
• /
• pp.185-193
• /
• 2022

본 연구에서는 tetrazine과 oxadiazole 등의 질소가 많이 함유되어 있는 헤테로 고리화합물을 가진 음이온과 NH₂OH, NH₂NH₂, CH₈N₆, C₂H₅N₅ 등의 양이온들과의 이온 결합을 통하여 생성된 에너지 염(energetic salts)에 대하여 열역학적 안정성, 밀도, 그리고 폭발 성능 등을 밀도 범함수 이론(dentisy functional theory, DFT)을 이용하여 계산하고 기존의 고성능 에너지 물질들과 비교하였다. 분자 구조 최적화 및 안정화 에너지는 B3LYP/cc-pVDZ 이론 수준에서 그리고 엔탈피 계산은 G2MP2 이론 수준에서 계산하였으며 폭발 성능은 Kamlet-Jacobs 방정식을 통하여 계산하였다. 결과적으로 크기가 작은 NH₃OH⁺(1)와 NH₂NH₃⁺(2) 양이온을 활용한 에너지 염은 폭발 성능 향상에 도움이 되며, 상대적으로 아미노기(-NH₂)가 많은 CH₉N₆⁺(3) 양이온은 안정성을 높이는데 효과적일 것으로 예측되었다.