JCZS: An Intermolecular Potential Database for Performing Accurate Detonation and Expansion Calculations

Abstract

Exponential-13,6 (EXP-13,6) potential parameters for 750 gases composed of 48 elements were determined and assembled in a database, referred to as the JCZS database, for use with the Jacobs Cowperthwaite Zwisler equation of state (JCZ3-EOS)(1). The EXP-13,6 force constants were obtained by using literature values of Lennard-Jones (LJ) potential functions, by using corresponding states (CS) theory, by matching pure liquid shock Hugoniot data, and by using molecular volume to determine the approach radii with the well depth estimated from high-pressure isentropes. The JCZS database was used to accurately predict detonation velocity, pressure, and temperature for 50 different explosives with initial densities ranging from 0.25 g/cm3 to 1.97 g/cm3. Accurate predictions were also obtained for pure liquid shock Hugoniots, static properties of nitrogen, and gas detonations at high initial pressures. JCZS: Eine intermolekulare Potential-Datenbank zur Durchführung von Detonations- und Expansionsberechnungen Exponential-13,6 (EXP-13,6) Potentialparameter von 750 Gasen, zusammengesetzt aus 48 Elementen, wurden bestimmt und gesammelt in einer Datenbank mit der Bezeichnung JCZS-Datenbank zur Anwendung in der Jacobs-Cowperthwaite-Zwisler Zustandsgleichung (JCZ3-EOS)(1). Die EXP-13,6 Kraftkonstanten wurden erhalten durch Verwendung von Literaturwerten der Potentialfunktionen von Lennard-Jones (LJ), durch Verwendung einer übereinstimmenden Zustandstheorie (CS), durch Anpassung der Hugoniot Stoßdaten für reine Flüssigkeiten, und durch Verwendung des Molekularvolumens zur Bestimmung der Näherungsradien mit der aus den Hochdruck-Isentropen abgeschätzten Potentialtiefen. Die JCZS-Datenbank wurde verwendet zur genauen Voraussage der Detonationsgeschwindigkeit, des Druckes und der Temperatur für 50 verschiedene Explosivstoffe mit Anfangsdichten zwischen 0,25 g/cm3 bis 1,97 g/cm3. Genaue Voraussagen wurden auch erhalten für Hugoniot Stoßdaten von reinen Flüssigkeiten, für statische Eigenschaften des Stickstoffs und für Gasdetonationen bei hohen Zünddrücken. JCZS: une base de données de potentiel intermoléculaire pour effectuer des calculs de détonation et d'expansion Les paramètres de potentiel exponentiel‒13,6 (EXP-13,6) de 750 gaz composés de 48 éléments ont été déterminés et rassemblés dans une base de données intitulée base de données JCZS destinée à être utilisée dans les équations d'état de Jacobs-Cowperthwaite-Zwisler (JCZ3-EOS)(1). La constante de force EXP-13,6 a été obtenue en utilisant des valeurs des fonctions de potentiel de Lennard-Jones (LJ) trouvées dans la littérature, en utilisant une théorie d'état correspondante (CS), en adaptant les données de choc d'Hugoniot des liquides purs et en utilisant le volume moléculaire en vue de la détermination des rayons d'approximation avec les profondeurs de potentiel estimées à partir des isentropes haute pression. La base de données JCZS a été utilisée pour prédire avec précision la vitesse de détonation, la pression et la température pour 50 explosifs différents avec des densités initiales allant de 0,25 g/cm3 à 1,97 g/cm3. On a également obtenu des prédictions précises pour les données de choc d'Hugoniot des liquides purs, pour les propriétés statiques de l'azote et les détonations de gaz à des pressions d'allumage élevées.