Détonation - Définition
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Introduction
Une détonation est une onde de combustion extrêmement violente, qui se propage à une vitesse supersonique.
La détonation se produit dans un mélange homogène de gaz combustible et de comburant, ou prémélange, mais aussi dans des explosifs condensés. Elle est constituée par une onde de choc se propageant dans le mélange, immédiatement suivie par une zone de réaction où se produit la combustion.
Détail de la réaction
L'onde de choc se caractérise par une augmentation brutale de la pression et de la masse volumique, ainsi qu'une diminution de la vitesse des gaz. Dans le référentiel de la détonation, la vitesse des gaz, qui était supersonique dans les gaz frais, devient subsonique immédiatement après le choc, et réaugmente dans la zone de réaction. Dans le cas de la détonation idéale, dite aussi de Chapman-Jouguet, la vitesse devient exactement égale à la vitesse du son en sortie de zone de réaction.
Utilisation
Au-delà de son utilisation dans les explosifs, la détonation représente un problème de sécurité, car elle peut se produire lors d'accidents industriels. En France, on peut citer par exemple l'explosion de l'usine AZF de Toulouse.
Vitesse de propagation
La vitesse du front de flamme est donc bien plus importante que dans le cas d'une déflagration : le front de flamme est le front de l'onde, il progresse plus vite que le son dans le milieu, alors que dans le cas de la déflagration, la vitesse est limitée par la conduction thermique et la diffusion (voir Flamme de prémélange). Une détonation se propage typiquement à une vitesse de plusieurs kilomètres par seconde, à comparer à une vitesse pour les déflagrations de l'ordre du mètre par seconde et à une vitesse du son dans l'air à température ambiante de l'ordre de 300 mètres par seconde. Le pic de pression dans une détonation est de l'ordre de 30 à 60 fois la pression initiale. Les valeurs numériques de vitesse et pression sont encore plus importantes dans le cas d'une détonation dans un explosif condensé.
