Ослабление сферических ударных волн в гетерогенных средах

В данной работе приводится анализ численного исследования взаимодействия сферических ударных волн (УВ) с механическими и тепловыми неоднородностями, расположенными на плоской поверхности. Результаты расчетов показали, что наличие на плоской поверхности гетерогенного слоя приводит к ослаблению падающей УВ внутри этого слоя в зависимости от объемной доли конденсированной фазы. Достаточно большая объемная доля твердой фазы в гетерогенном слое приводит к деформации головного фронта УВ и сильное ее торможение, в результате чего отражения от стенки практически не происходит и ножка Маха не образуется, однако при alpha_{2}geq 5cdot 10^{-2} - она образуется над поверхностью гетерогенного слоя. Увеличение температуры газа в слое приводит к возрастанию скорости (УВ), в то время как амплитуда ее снижается. Приведенные в работе расчеты показали, что увеличение температуры газа в слое способствует увеличению момента силы, действующей на решетку из твердых частиц. При высоких температурах газа в гетерогенном слое, несмотря на силовое и тепловое взаимодействие газа и частиц, происходит образование предвестника.

Ключевые слова

математическое моделирование; уравнения Эйлера; газовзвесь; ударные волны; число Куранта.

Литература

1. Ивандаев, А.И. Влияние экранирующих слоев газовзвеси на отражение ударных волн / А.И. Ивандаев, А.Г. Кутушев // Прикладная механика и техническая физика. - 1985. - № 21. - С. 115-120.
2. Кругликов, Б.С. Ослабление воздушных ударных волн слоями запыленного газа и решетками / Б.С. Кругликов, А.Г. Кутушев // Прикладная механика и техническая физика. - 1988. - № 1. - С. 51-57.
3. Кругликов, Б.С. Ослабление ударных волн экранирующими решетками / Б.С. Кругликов, А.Г. Кутушев // Физика горения и взрыва. - 1988. - № 1. - С. 115-117.
4. Газовая динамика многофазных сред. Ударные и детонационные волны в газовзвесях / А.И. Ивандаев, А.Г. Кутушев, Р.И. Нигматулин // Итоги науки и техники. Серия: Механика жидкости и газа; Всероссийский институт научной и технической информации. - 1981. - Т. 16. - С. 209-287.
5. Кутушев, А.Г. Ослабление воздушных ударных волн слоями запыленного газа и решетками / А.Г. Кутушев, Д.А. Рудаков // Прикладная механика и техническая физика. - 1993. - № 25. - С. 25-31.
6. Ковалев, Ю.М. Ослабление воздушных ударных волн системой решеток / Ю.М. Ковалев, А.Ю. Черемохов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов. - 1997. - № 3. - С. 39-43.
7. Беляев, П.Е. Влияние экранирующего слоя газовзвеси на силовое воздействие ударной волны на жесткую стенку / П.Е. Беляев, Н.Л. Клиначева // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математика. Механика. Физика. - 2016. - Т. 8, № 4.- С. 49-55.
8. Клиначева, Н.Л. Модифицированная математическая модель 'замороженной' газовзвеси / Н.Л. Клиначева, Ю.М. Ковалев, В.Ф. Куропатенко // Инженерно-физический журнал. - 2014. - Т. 87, № 6.- С. 1398-1403.
9. Ковалев, Ю.М. Математический анализ уравнений сохранения двухфазных смесей / Ю.М. Ковалев, Е.А. Ковалева // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование. - 2014. - Т. 7, № 2.- С. 29-37.
10. Андрущенко, В.А. Отражение сферической ударной волны от плоскости при наличии на ней слоя нагретого газа / В.А. Андрущенко, М.В. Мещеряков, Л.А. Чудов // Механика жидкости и газа. - 1989. - № 24. - С. 141-147.
11. Андрущенко, В.А. Взаимодействие сферических ударных волн с приповерхностными тепловыми газовыми неоднородностями / В.А. Андрущенко, М.В. Мещеряков // Физика горения и взрыва. - 1990. - № 3. - С. 77-82.
12. Антонов, В.А. Моделирование взрыва шнурового заряда в пологе леса при отсутствии пожара / В.А. Антонов, А.М. Гришин, Ю.М. Ковалев, Л.Ю. Наймушина // Физика горения и взрыва. - 1993. - № 4. - С. 115-123.
13. Белоцерковский, О.М. Метод крупных частиц в газовой динамике / О.М. Белоцерковский, Ю.М. Давыдов. - М.: Наука, 1982.
14. Белоцерковский, О.М. Нестационарный 'метод крупных частиц' для газодинамических расчетов / О.М. Белоцерковский, Ю.М. Давыдов // Прикладная механика и техническая физика. - 1971. - № 21. - С. 182-207.
15. Гришин, Ю.А. Повышение устойчивости вычислительного алгоритма метода крупных частиц / Ю.А. Гришин, В.А. Зенкин // Наука и образование. - 2011. - № 9. - 5 с. - URL: http://old.technomag.edu.ru/doc/221488.html
16. Ковалев, Ю.М. Анализ некоторых модификаций метода крупных частиц на примере исследования течений газовзвесей / Ю.М. Ковалев, Е.А. Ковалева, Е.Е. Пигасов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математика. Механика. Физика. - 2015. - Т. 7, № 3.- С. 71-77.