Взаимодействие сферических ударных волн с приповерхностным гетерогенным слоем с химически активной газовой фазой

В данной работе представлен анализ численного исследования взаимодействия сферических ударных волн с гетерогенным слоем, расположенным на плоской поверхности. Газовая фаза в гетерогенном слое является химически активной и моделирует состав газообразных продуктов пиролиза лесных горючих материалов. Конденсированная фаза гетерогенного слоя представлена в виде неподвижной решетки, узлами которой являются твердые частицы. Численное моделирование проводилось с разделением расчета химических и газодинамических процессов, обусловленное разным временем их протекания. В силу того, что рассматривается модельная задача, состав газообразных продуктов пиролиза лесных горючих материалов был взят в упрощенном виде. Полученные результаты показали: учет химического превращения в газовой фазе приводит к увеличению скорости и интенсивности ударной волны, распространяющейся по гетерогенному слою. Кроме того, учет энерговыделения в газовой фазе за счет химического превращения приводит к увеличению размера предвестника, соединяющего головной фронт ударной волны и часть ударной волны, движущейся внутри слоя.

Ключевые слова

численный метод; математическая модель; законы сохранения; ударные волны; предвестник.

Литература

1. Гришин, А.М. Экспериментальное исследование воздействия взрыва конденсированных ВВ на фронт верхового лесного пожара / А.М. Гришин, Ю.М. Ковалев // Доклады Академии наук СССР. - 1989. - Т. 308, № 5. - С. 1074-1078.
2. Гришин, А.М. Об усилении ударных волн при их взаимодействии с фронтом лесного пожара / А.М. Гришин, Ковалев Ю.М. // Доклады Академии наук СССР. - 1990. - Т. 312, № 1. - С. 50-54.
3. Коробейников, В.П. Моделирование разрушения космических тел при движении в атмосферах планет / В.П. Коробейников, В.И. Власов, Д.Б. Волков // Прикладная механика и техническая физика. - 1994. - Т. 6, № 8. - С. 61-75.
4. Андрущенко, В.А. Моделирование падения челябинского метеорита / В.А. Андрущенко, Н.Г. Сызранова, Ю.Д. Шевелев // Компьютерные исследования и моделирование. - 2013. - Т. 5, № 6. - С. 927-940.
5. Андрущенко, В.А. Обстрел Земли из космоса - хроника столетия / В.А. Андрущенко, Ю.Д. Шевелев // Компьютерные исследования и моделирование. - 2013. - Т. 5, № 6. - С. 907-916.
6. Андрущенко, В.А. Моделирование падения челябинского метеорита / В.А. Андрущенко, Н.Г. Сызранова // Естественные и технические науки. - 2014. - № 7. - С. 15-19.
7. Шевелев, Ю.Д. Некоторые вопросы оценки тепловых потоков при движении затупленных тел в атмосфере планет / Ю.Д. Шевелев, Н.Г. Сызранова, В.А. Андрущенко // Доклады Академии наук. - 2006. - Т. 410, № 5. - С. 624-629.
8. Андрущенко, В.А. Моделирование падения челябинского метеорита / В.А. Андрущенко, Н.Г. Сызранова, Ю.Д. Шевелев, В.А. Головешкин // Математическое моделирование. - 2016. - Т. 28, № 2. - С. 31-39.
9. Клиначева, Н.Л. Ослабление сферических ударных волн в гетерогенных средах / Н.Л. Клиначева, Ю.М. Ковалев // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование. - 2017. - Т. 10, № 4. - С. 35-45.
10. 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. 209-287.
11. Ковалев, Ю.М. Математическая модель газовзвеси с химическими превращениями в приближении парных взаимодействий / Ю.М. Ковалев, Е.Е. Пигасов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование. - 2014. - Т. 7, № 3. - С. 40-49.
12. 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.
13. 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.
14. Антонов, В.А. Моделирование взрыва шнурового заряда в пологе леса при отсутствии пожара / В.А. Антонов, А.М. Гришин, Ю.М. Ковалев, Д.Ю. Наймушина // Физика горения и взрыва. - 1993. - Т. 29, № 4. - С. 115-123.
15. 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.
16. Кругликов, Б.С. Ослабление ударных волн экранирующими решетками / Б.С. Кругликов, А.Г. Кутушев // Физика горения и взрыва. - 1988. - № 1. - С. 115-117.
17. Гришин, А.М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними / А.М. Гришин. - Новосибирск: Наука, 1992.
18. Гришин, А.М. Экспериментальное и теоретическое исследование воздействия взрыва на фронт верхового лесного пожара / А.М. Гришин, Ю.М. Ковалев // Физика горения и взрыва. - 1989. - Т. 25, № 6. - С. 72-79.
19. Валендик, Э.Н. Крупные лесные пожары / Э.Н. Валендик, П.М. Матвеев, М.А. Софронов. - М.: Наука, 1979.
20. Померанцев, В.В. Основы практической теории горения / В.В. Померанцев, К.М. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др. - Л.: Энергоатомиздат, 1986.
21. Белоцерковский, О.М. Метод крупных частиц в газовой динамике / О.М. Белоцерковский, Ю.М. Давыдов. - М.: Наука, 1982.