Zusammenfassung
Die bekannten Gesetze für die ebene Front einer Detonationswelle werden mit Berück-sichtigung der durch die chemischen Vorgänge in der Stoßstelle bedingten Änderung der Gaseigenschaften kurz abgeleitet. Auf Grund früherer Entwicklungen wird dann die Form der Welle hinter einer stationär laufenden Front allgemein ermittelt. Als rechnerisch einfachstes Beispiel wird der Sonderfall einer plötzlich entstandenen stationären Detonationswelle näher untersucht. Die in ihr gespeicherte mechanische Energie —die Arbeitsfähigkeit der Welle—wird für unbegrenzte und abgeschlossene Gasräume bestimmt.
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Literatur
Vgl.W. Lindner, Entzündung und Verbrennung von Gas- und Brennstoffdampfgemischen, Berlin 1931;W. Jost, Explosions- u. Verbrennungsvorgänge in Gasen, Berlin 1939.
E. Jouguet, J. Math. pures appl. Bd. 1 (1905) S. 347; Bd. 2 (1906) S. 5/86; Verhandl. des 2, intern. Kongr. f. techn. Mechanik, Zürich u. Leipzig 1927, S. 12/22.
H. Hugoniot, J. de l'école polytechnique (1887) H. 57, S. 1/97 und (1889) H. 58, S. 1/125; s. a.R. Becker, Z. Elektrochem. Bd. 42 (1936) S. 457/61; Z. Phys. Bd. 8 (1922) S. 321/62; Z. techn. Phys. Bd. 3 (1922) S. 152/159.
Definition der chemischen Energie nachW. Nußelt, s. hierzuF. A. F. Schmidt, VDI-Forsch.-Heft 314, Berlin 1929, S. 4.
Als stationär, wird—unabhängig von der absoluten Geschwindigkeit der Wellenfront—in der vorliegenden Arbeit eine Detonationswolle stets dann bezeichnet, wenn die Gase unmittelbar vor und hinter ihrer steilen Wellen-front immer die gleichen, also zeitlich unveränderlichen Zustände aufweisen, da eine derartige Welle durch einfache Überlagerung einer bestimmten Gasgeschwindigkeit tatsächlich stationär werden kann.
Vgl. z. B.R. Wendlandt, Z. phys. Chem. Abt. A Bd. 116 (1925) S. 227/60 sowieR. Becker).
H. Pfriem, Die ebene, ungedämpite Druekwelle großer Schwingungsweite, Forsch. Ing.-Wes. Bd. 12 (1941) H. 1, S. 51/64.
H. Langweiler, Beitrag zur hydrodynamischen Detonationstheorie, Z. techn Phys. Bd. 19 (1938) S. 271/83, hat schon die endliche Begrenzung des Wellenkopfes einer derartigen Detonationswelle an Hand einer energetischen Betrachtungsweise in Erkenntnis der bisher in diesem Punkt mangelhaften Theorie berechnet. Seine Entwicklungen führen jedoch infolge der unzulässigen Annahme, daß die Breite der Wellenrückseite („Verdünnungsfront”) vernach-lässigbar gegenüber der Breite des Detonationskopfes sei, zu einer physikalisch unmöglichen Wellenform. Die vorstehenden Entwicklungen gelten in ganz entsprechender Weise auch für die Detonation von flüssigen und festen Sprengstoffen, wenn hierbei deren Zustandsgleichung bzw. die ihrer Schwaden verwendet, wird; insbesondere muß bei den Schwaden dieser Sprengstoffe infolge des hohen Gasdruckes deren Kovolumen berücksichtigt werden, was in den vorliegenden Entwicklungen verhältnismäßig leicht möglich ist.
Vgl. hierzu u.A. Nägel, Versuche über die Zündgeschwindigkeit explosiver Gasgemische, VDI-Forsch. Heft 54, Berlin 1908, S. 31/42;H. Mache, Die Physik der Verbrennungserscheinungen, Leipzig 1918, S. 54/56;G. Damköhler, Gasbewegung in einem geschlossenen Verbrennungsraum bei einseitiger Zündung, Jb. 1938 Dtsch. Luftf.-Forschung, München und Berlin 1938, S. II 62/75.
Vgl. z. B.F. A. F. Schmidt, Verbrennungsmotoren, Berlin 1939, S. 11 bzw. S. 295.
G. Damköhler Gasbewegung in einem geschlossenen Verbrennungsraum bei einseitiger Zündung, Jb. 1938 Dtsch. Luftf.-Forschung, München und Berlin 1938, S. II 62/75 führt seine Berechnungen für einen vollkommen gegen Wärmeverluste isolierten Gasraum—also fürn=ϰ undc 2=0—durch. Dabei verwendet er an Stelle der üblichen, tabellarisch festliegenden Mittelwerte für die spezifischen Wärmen entsprechende Mittelwerte zwischen zwei veränderlichen Temperaturen und muß dann die mit der Gemischtemperatur veränderliche Verbrennungswärme zur Vereinfachung der Rechnung als unveränderlich voraussetzen.
Vgl. z. B.F. A. F. Schmidt, s. Fußnote Verbrennungsmotoren, Berlin 1939, S. 11 bzw. S. 295. a. a. O. S. 30.
Diese rückwärts laufende Druckwelle wurde zuerst vonDixon beobachtet und als „Retonationswelle” bezeichnet; vgl. hierzuW. Jost Explosions- u. Verbrennungsvorgänge in Gasen, Berlin 1939. a. a. O. S. 161. Berechnet man an Hand der folgenden Lösungen die Bahnen bestimmter Gasteilehen, so findet man in Übereinstimmung mit den Beobachtungen vonDixon, daß sich diese zunächst verzögert in der Fortpflanzungsrichtung der Detonationswelle bewegen; nach einiger Zeit kehrt sich dann ihre Bewegungsrichtung un, und die Gasteilchen eilen beschleunigt nach dem rückwärtigen Gasraum. Vgl. hierzuW. Jost Explosions- u. Verbrennungsvorgänge in Gasen, Berlin 1939. a. a. O. S. 203.
E. Czerlinsky, Messung der Drücke und Flammengeschwindigkeiten bei Detonation gasförmiger Gemische. Jb, 1939 Dtsch. Luftfahrtf.-Forsch., München und Berlin 1938, S. II 22/27 und Z. techn. Phys. Bd. 21 (1940) S. 77/79.
Nach persönlicher Rücksprache des Verfassers mitE. Czerlinsky.
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Pfriem, H. Die stationäre Detonationswelle in Gasen. Forsch Ing-Wes 12, 143–158 (1941). https://doi.org/10.1007/BF02584933
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF02584933