An unpublished manuscript of John von Neumann on shock waves in boostered detonations: historical context and mathematical analysis
An unpublished manuscript of John von Neumann on shock waves in boostered detonations: historical context and mathematical analysis
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约翰·冯·诺依曼关于助推爆炸冲击波的未发表手稿：历史背景和数学分析
DOI：
10.1007/s00407-020-00258-9
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发表时间：
2021
影响因子：
0.5
通讯作者：
Topaz, Chad M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Knoedler, Molly Riley;Kostas, Julianna C.;Hogan, Caroline Mary;Kerkhoff, Harper;Topaz, Chad M.
我们报告一个未发表的和以前未知的约翰冯诺依曼的手稿，并在十九世纪和二十世纪的冲击波和爆炸理论的发展范围内。冯·诺依曼研究的炸弹包括一个主爆炸装药沿着爆炸助推材料。他的目标是计算产生可持续爆炸所需的最小助推器数量，大概是因为助推器材料通常更昂贵，更易挥发。为了实现这一目标，他建立并分析了一个基于偏微分方程的模型，该模型描述了爆炸和未爆炸材料界面处的移动冲击波。我们提供了一个完整的转录冯诺依曼的工作，并给出了我们自己的陪同解释和分析，包括纠正两个小错误，在他的计算。今天，爆炸通常使用特定于爆炸物的形状和材料的实验结果和数值模拟的组合来建模，因为爆炸的复杂三维动力学在分析上是难以处理的。尽管冯·诺伊曼的手稿不会彻底改变我们对爆炸的现代理解，但该文件是第二次世界大战期间和之后流体力学研究状况的宝贵历史记录。
We report on an unpublished and previously unknown manuscript of John von Neumann and contextualize it within the development of the theory of shock waves and detonations during the nineteenth and twentieth centuries. Von Neumann studies bombs comprising a primary explosive charge along with explosive booster material. His goal is to calculate the minimal amount of booster needed to create a sustainable detonation, presumably because booster material is often more expensive and more volatile. In service of this goal, he formulates and analyzes a partial differential equation-based model describing a moving shock wave at the interface of detonated and undetonated material. We provide a complete transcription of von Neumann’s work and give our own accompanying explanations and analyses, including the correction of two small errors in his calculations. Today, detonations are typically modeled using a combination of experimental results and numerical simulations particular to the shape and materials of the explosive, as the complex three dimensional dynamics of detonations are analytically intractable. Although von Neumann’s manuscript will not revolutionize our modern understanding of detonations, the document is a valuable historical record of the state of hydrodynamics research during and after World War II.
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