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炸藥爆轟是通過爆轟波在炸藥中傳播，使炸藥發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)，釋放大量熱量和氣體產(chǎn)物的過程。炸藥爆轟波是一種帶化學(xué)反應(yīng)的沖擊波，其速度高達(dá)每秒數(shù)千米，反應(yīng)區(qū)時(shí)間寬度在幾十到幾百納秒，溫度高達(dá)數(shù)千度，壓力高達(dá)數(shù)十萬大氣壓。面對如此快速高溫高壓的反應(yīng)過程，直至目前，人們?nèi)匀粵]有有效的實(shí)驗(yàn)手段，觀測炸藥爆轟波內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的細(xì)節(jié)過程。由于缺乏對炸藥爆轟化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)機(jī)理的認(rèn)識，人們過去在處理炸藥爆轟理論計(jì)算問題時(shí)，往往只能忽略化學(xué)反應(yīng)，建立依靠試驗(yàn)標(biāo)定的“唯象”模型來描述炸藥爆轟反應(yīng)，在宏觀層面上采用流體力學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。這種方法雖然能夠解決很多工程計(jì)算問題，但仍然高度依賴于試驗(yàn)，無法獲得炸藥爆轟反應(yīng)本質(zhì)機(jī)理，不能根據(jù)炸藥微觀結(jié)構(gòu)組成，準(zhǔn)確預(yù)測爆轟性能和能量釋放規(guī)律。由于炸藥爆轟是原子、分子層面的劇烈氧化還原反應(yīng)，涉及化學(xué)鍵斷裂與重組，形成氣態(tài)產(chǎn)物。因此，只有從原子、分子的微觀層面，才能認(rèn)識炸藥爆轟的本質(zhì)反應(yīng)機(jī)理，獲得炸藥爆轟反應(yīng)規(guī)律的準(zhǔn)確計(jì)算方法。而分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算為研究炸藥爆轟反應(yīng)機(jī)理和預(yù)測炸藥爆轟性能提供了有效手段。針對高能炸藥，發(fā)展從微觀化學(xué)反應(yīng)機(jī)理到宏觀性能的跨尺度計(jì)算方法，對單質(zhì)炸藥合成、混合炸藥配方研究和戰(zhàn)斗部裝藥性能評價(jià)具有重要意義。

近年來，我們針對炸藥爆轟反應(yīng)跨尺度計(jì)算問題，進(jìn)行了大量探索性研究?；诜肿觿?dòng)力學(xué)計(jì)算方法，建立了根據(jù)炸藥微觀分子結(jié)構(gòu)，預(yù)測炸藥基礎(chǔ)爆轟性能、爆轟反應(yīng)動(dòng)力學(xué)行為以及沖擊感度的跨尺度計(jì)算方法。本書主要介紹與此研究相關(guān)的基本理論和計(jì)算方法，共分為10章：第1章為緒論，主要介紹人們采用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，研究炸藥爆轟反應(yīng)的情況；第2章為分子動(dòng)力學(xué)基本理論和方法，分別闡述第一性原理分子動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)的基本理論和計(jì)算方法；第3章為炸藥爆轟反應(yīng)機(jī)理第一性原理分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，主要介紹采用第一性原理分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，分析炸藥爆轟反應(yīng)機(jī)理的方法；第4章為炸藥爆轟反應(yīng)速率方程第一性原理分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，主要介紹采用第一性原理分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，構(gòu)建炸藥爆轟反應(yīng)速率方程的方法；第5章為炸藥反應(yīng)力場參數(shù)優(yōu)化，主要介紹炸藥反應(yīng)力場參數(shù)優(yōu)化方法、炸藥反應(yīng)力場參數(shù)優(yōu)化和驗(yàn)證；第6章為炸藥爆轟性能與狀態(tài)方程反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，介紹采用反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，計(jì)算炸藥基礎(chǔ)爆轟性能、未反應(yīng)狀態(tài)方程和爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程參數(shù)；第7章為炸藥爆轟反應(yīng)速率方程反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，主要介紹用反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，構(gòu)建炸藥爆轟反應(yīng)速率方程；第8章為炸藥沖擊起爆機(jī)理反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，主要介紹采用反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，分析炸藥起爆機(jī)理以及炸藥晶體空穴形成熱點(diǎn)的機(jī)制；第9章為炸藥沖擊感度反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，主要介紹基于反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，預(yù)測炸藥沖擊感度的方法；第10章為含鋁炸藥爆轟中鋁粉顆粒反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，主要介紹采用反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，分析含鋁炸藥爆轟中鋁粉顆粒的反應(yīng)機(jī)理。

本書可供從事爆轟物理、炸藥技術(shù)、彈藥設(shè)計(jì)和分子動(dòng)力計(jì)算的科研人員、教師、工程師以及相關(guān)專業(yè)的研究生閱讀、參考。

作者簡介

陳朗，北京理工大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，主要從事含能材料爆轟、燃燒、安全性和分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算等方面的研究。主持國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目和國防預(yù)研重大專項(xiàng)等科研項(xiàng)目60多項(xiàng)，出版《含鋁炸藥爆轟》《激光支持爆轟波》《炸藥熱安全理論與分析方法》《高能炸藥爆轟學(xué)》《分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算炸藥爆轟學(xué)》5部專著，發(fā)表學(xué)術(shù)論文130多篇，獲得多項(xiàng)部級科技獎(jiǎng)。

編輯｜黃佳輝

復(fù)審｜余 會(huì)

終審｜蔣麗君