Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.10 Ударные и взрывные волны, звуковой удар

 

Карзова М.М., Юлдашев П.В., Хохлова В.А., Оливье С., Блан-Бенон Ф. «Использование интерферометра Маха–Цендера для экспериментального исследования образования "ножки" Маха при отражении ударноволновых импульсов от жесткой поверхности» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 26-30 (2014)

Образование пространственной структуры типа «ножки» Маха – хорошо известное явление, возникающее при взаимодействии двух ударных фронтов и наблюдаемое обычно при отражении сильных ударных волн (акустические числа Маха Mа > 0.4) от жесткой поверхности. Возможность наблюдения и описания данного явления в рамках нелинейной акустики, когда акустические числа Маха составляют всего лишь 10–3–10–2, до недавнего времени оставалась неясной. Целью данной работы являлось экспериментальное исследование отражения нелинейной N-волны, создаваемой искровым источником в воздухе, от плоской жесткой поверхности. Профиль давления N-волны восстанавливался по оптическим измерениям, выполненным с помощью интерферометра Маха–Цендера. В эксперименте наблюдалось нерегулярное отражение; исследована эволюция «ножки» Маха и измерена траектория тройной точки по мере распространения N-волны вдоль поверхности.

Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 26-30 (2014) | Рубрики: 05.03 05.07 06.17 08.10

 

Михайлов С.В. «Особенности ударно-волнового откольного разрушения с точки зрения кинетической теории прочности и концепции необратимости накопления поврежденности» Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 2, с. 7-11 (2014)

Получена аналитическая зависимость откольной прочности от градиента напряжения в волне растяжения, качественно соответствующая виду экспериментальных зависимостей. Выведен уточненный вариант формулы для определения толщины откола по первому участку убывания скорости свободной поверхности на экспериментальных диаграммах скорость–время. Отмечена неустойчивость результатов определения толщин отколов по этому участку осциллограмм, возможно обусловленная колебаниями значений параметра прочности материала, связанными с малыми вариациями технологии изготовления образцов. Кроме того, показано наличие зон сплошного разрушения между первым откольным слоем и остаточной частью образца. Дана трактовка обнаруженного в экспериментах эффекта убывания толщины откола в процессе его полета с позиции модели необратимого накопления поврежденности материала в процессе ударно-волнового деформирования. Ключевые слова: ударно-волновое откольное разрушение, акустическое приближение, кинетическая теория прочности, накопление поврежденности.

Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 2, с. 7-11 (2014) | Рубрики: 05.04 08.10

 

Еремьянц В.Э., Ню В.В. «Влияние местных контактных деформаций на волновые процессы в системе "боек–инструмент–пластина"» Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета (КРСУ), 14, № 7, с. 23-26 (2014)

Рассмотрена модель ударной системы с бойком и инструментом равной ударной жесткости, учитывающая местные контактные деформации. Найдены безразмерные соотношения, определяющие характер ударных процессов, протекающих в системе. Достоверность полученных результатов подтверждена экспериментом.

Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета (КРСУ), 14, № 7, с. 23-26 (2014) | Рубрики: 05.04 08.10

 

Голубятников А.Н., Ковалевская С.Д. «К ускорению ударных волн в магнитном поле» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 164-168 (2014)

Дано точное решение уравнений магнитной гидродинамики с плоскими волнами, описывающее твердотельное движение идеально проводящего газа в заданном однородном гравитационном поле. Движение вызвано воздействием поршня, создающего ударную волну, распространяющуюся по начальному состоянию равновесия с падающей плотностью. Решение содержит одну произвольную функцию лагранжевой переменной, выбор которой влияет на картину движения.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 164-168 (2014) | Рубрики: 06.16 08.10

 

Провоторов Д.С., Соловьев А.В. «Оценка энергии наземных взрывов по данным инфразвукового мониторинга» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Атмосферная акустика", с. 11-14 (2014)

Рассмотрена возможность оценки энергии наземных взрывов по данным инфразвукового мониторинга для дистанций несколько сотен километров (100–300 км). Проведена оценка энергии инфразвуковых сигналов от наземных взрывов разными методами.

Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Атмосферная акустика", с. 11-14 (2014) | Рубрики: 08.02 08.10

 

Давыдов М.Н., Кедринский В.К. «Моделирование разрушения жидких сред с использованием метода SPH» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Физическая акустика", с. 8-12 (2014)

Численно исследуется динамика состояния жидкости при динамической разгрузке, с использованием метода SPH. Рассматриваются задачи о разрушении жидкости в рамках двух постановках: отражение ударной волны от свободной поверхности слоя жидкости и ударно-волновое нагружение жидкой капли. В результате численного анализа динамики состояния полусферической капли установлено, что фокусировка отраженной от свободной поверхности капли ударной волны приводит к формированию в центре капли плотного быстрорасширяющегося кавитационного кластера. Показано, что использование метода SPH позволяет провести исследование структуры течения кавитирующей среды с высокой концентрацией газовой фазы и описать процесс инверсии ее двухфазного состояния – переход от кавитирующей жидкости к системе газ–частицы.

Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Физическая акустика", с. 8-12 (2014) | Рубрика: 08.10

 

Павленко О.В. «Ударные волны – возможная причина аномально высоких пиковых ускорений (> 1 g), регистрируемых при сильных землетрясениях» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 31-36 (2014)

В последние десятилетия мировая база данных сильных движений быстро растет, и все чаще сообщается о зарегистрированных аномально высоких ускорениях, превышающих 1 g. Подобные случаи анализируются, и в качестве возможных причин аномально высоких ускорений называют помехи записи (колебания постамента, падения предметов на акселерометр), наложившиеся на запись слабые землетрясения, оползни и т.п. Однако при землетрясении Тохоку (Япония, 11.03.2011, Mw=9.0) 19 станций сильных движений Японии зарегистрировали ускорения выше 1 g, максимальное ∼3 g. Акселерограммы имеют вид импульсных сигналов с резким возрастанием ускорений в одной или двух группах волн (что связано со строением очага землетрясения). Построены модели поведения грунта при землетрясении Тохоку на ∼50 станциях (вертикальных группах) Kik-Net, зарегистрировавших наиболее высокие ускорения. При землетрясении Тохоку наблюдалось «атипичное» поведение грунта: вместо существенно нелинейного поведения, с падением (с началом сильных движений) и восстановления (по окончании сильных движений) модулей сдвига, как ранее было найдено при землетрясениях 1995–2000 гг. с Mw=6.7–7.3, при землетрясении Тохоку модули сдвига резко возрастали и показывали упрочнение грунта в моменты наибольшей интенсивности сильных движений; после этого модули сдвига снижались. Такое поведение наблюдалось на многих станциях Kik-Net с самыми разными грунтовыми условиями. На станциях с мягкими грунтами снижение модулей сдвига сопровождалось понижением основной частоты сильных движений. Мощные слои грунта были захвачены колебаниями, до глубин установки нижних акселерометров вертикальных групп (до 500–1300 м). С учетом всех наблюдаемых особенностей, наиболее вероятным физическим механизмом наблюдаемого «нетипичного» поведения грунта (волны сжатия) и зарегистрированных высоких пиковых ускорений являются преобразованные (ослабленные на некотором расстоянии от очага) ударные волны, излученные двумя областями максимальных разрывов разломной плоскости очага землетрясения.

Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 31-36 (2014) | Рубрика: 08.10

 

Губайдуллин Д.А., Тукмаков Д.А. «Численное исследование эволюции ударной волны в газовзвеси с учетом неравномерного распределения частиц» Математическое моделирование, 26, № 10, с. 109-119 (2014)

Приведено исследование процесса эволюции ударной волны в газовзвеси, динамика которой моделируется континуальной системой уравнений движения двухтемпературной двухскоростной монодисперсной среды в двумерном случае. Несущая среда описывается системой уравнений Навье–Стокса. Дисперсная фаза моделируется уравнениями сохранения массы, импульса и внутренней энергии. Система приводится к безразмерному виду и решается явным методом Мак-Кормака с консервативной схемой коррекции, примененной к каждой из фаз для получения монотонного решения. Полученные решения сопоставляются с известными из литературы результатами.

Математическое моделирование, 26, № 10, с. 109-119 (2014) | Рубрика: 08.10

 

Невмержицкий Н.В., Сотсков Е.А., Кривонос О.Л. «Эволюция локальных возмущений на поверхностях жидких цилиндрических и полусферических оболочек при неустойчивости Рэлея–Тейлора» Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 1, с. 35-41 (2014)

Представлены результаты экспериментальных исследований эволюции локальных возмущений при развитии неустойчивости Рэлея–Тейлора на внутренних и наружных поверхностях цилиндрических и полусферических оболочек в условиях имплозии и эксплозии. Оболочки из низкопрочного студня водного раствора желатина ускорялись под действием продуктов взрыва смеси ацетилена с кислородом. В реализованных условиях нагружения студень вел себя как жидкость. Локальные возмущения задавались на неустойчивых поверхностях в виде цилиндрических каверн (Æ 2,5×3 мм) или образовывались при интерференции УВ. Регистрация течения проводилась киносъемкой. Для сравнения приводятся результаты развития аналогичных возмущений на плоской КГ. Получено, что на наружных поверхностях при имплозии цилиндрических и полусферических оболочек радиальная скорость проникновения возмущений в жидкость выше, а на внутренних поверхностях при эксплозии – ниже по сравнению со скоростью возмущений на плоской КГ.

Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 1, с. 35-41 (2014) | Рубрика: 08.10

 

Невмержицкий Н.В., Михайлов А.Л., Раевский В.А., Ляпеби Э., Осмон А., Сеньковский Е.Д., Сотсков Е.А., Вахмистров К.С., Давыдов Н.Б., Апрелков О.Н., Левкина Е.В., Кривонос О.Л., Соколова А.С. «Турбулентное перемешивание на границе газ–жидкость под воздействием скользящей воздушной ударной волны» Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 2, с. 33-44 (2014)

Представлены экспериментальные и расчетные результаты эволюции турбулентного перемешивания на границе воздух-жидкость под воздействием скользящей воздушной УВ. Эксперименты проводились на горизонтальной ударной трубе. Жидкость (вода, трибутилфосфат) в виде лужицы заливалась в кювету, расположенную на нижней стенке трубы. УВ в воздухе с давлением >>10 атм создавалась при помощи взрыва ацетилен-кислородной смеси и распространялась касательно к поверхности жидкости. В результате на кг воздух–жидкость развивалась неустойчивость Кельвина–Гельмгольца, приводящая со временем к турбулентному перемешиванию веществ. Регистрация течения проводилась скоростной видеосъемкой. Получен характер роста ширины зоны перемешивания. Проведено сравнение экспериментальных результатов с результатами двумерного численного моделирования.

Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 2, с. 33-44 (2014) | Рубрика: 08.10

 

Алексеев М.В., Лежнин С.И., Прибатурин Н.А., Сорокин А.Л. «Генерация ударноволновых и вихревых структур при истечении струи вскипающей воды» Теплофизика и аэромеханика, № 6, с. 795-798 (2014)

Представлены результаты численного моделирования ударных волн и генерации вихревых структур при нестационарном истечении струи вскипающей жидкости. Проведено сопоставление особенностей эволюции ударных волн и формирования вихревых структур при нестационарном истечении вскипающей воды с соответствующими структурами при нестационарном истечении газа.

Теплофизика и аэромеханика, № 6, с. 795-798 (2014) | Рубрика: 08.10

 

Ганигин С.Ю., Ибатуллин И.Д., Калашников В.В., Керов А.В., Кобякина О.А., Мурзин А.Ю., Ненашев М.В., Письменный П.В., Хлыстова И.Е., Чеботаев А.А. «Использование акустических колебаний для качественного и количественного анализа ударно-волновых процессов, порождаемых детонацией взрывчатых веществ, газовых смесей и аэрозолей» Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 13, № 1-2, с. 355-360 (2011)

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния свойств взрывчатых материалов на параметры акустических колебаний, обсуждаются вопросы оценки фугасности взрывчатых веществ по параметрам ударных волн, и определения качества газовых детонирующих смесей, используемых в процессе детонационного напыления.

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 13, № 1-2, с. 355-360 (2011) | Рубрики: 08.10 14.04

 

Варфоломеев Д.А., Казин К.И., Куропатенко В.Ф. «О способах повышения точности расчета ударных волн» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика, 6, № 3, с. 5-13 (2014)

Рассматривается неоднородный разностный метод расчета ударных волн в лагранжевых координатах. Метод позволяет явно выделять в решении ударные волны в виде разрывов первого рода. Предлагаются способы повышения точности расчета выделенных ударных волн в рамках этого метода. В частности, для определения величин перед фронтом ударной волны наряду с разностным подходом предлагается использовать элементы метода характеристик. Приводится алгоритм модифицированного метода. На примере расчета методических задач показано, что применение модифицированного метода позволило повысить монотонность и точность расчета ударных волн.

Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика, 6, № 3, с. 5-13 (2014) | Рубрика: 08.10

 

Рагозина В.Е., Иванова Ю.Е. «Влияние неоднородности среды на эволюционные уравнения одномерных ударных волн ненулевой кривизны» Математическое моделирование в естественных науках, 1, с. 204-207 (2014)

Рассматриваются особенности движения продольной одномерной ударной волны ненулевой кривизны в нелинейно-упругой сжимаемой среде с наличием в ней неоднородных свойств. На основе метода сращиваемых асимптотических разложений показано, что наличие слабой неоднородности и определенное соотношение между ее порядком и порядком нелинейности модели приводят в области, удаленной от нагружаемой границы, к эволюционному квазилинейному волновому уравнению.

Математическое моделирование в естественных науках, 1, с. 204-207 (2014) | Рубрика: 08.10

 

Давыдов М.Н., Кедринский В.К. «Моделирование разрушения жидких сред с использованием метода SPH» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, с. 145302 (2014)

Численно исследуется динамика состояния жидкости при динамической разгрузке, с использованием метода SPH. Рассматриваются задачи о разрушении жидкости в рамках двух постановках: отражение ударной волны от свободной поверхности слоя жидкости и ударно-волновое нагружение жидкой капли. В результате численного анализа динамики состояния полусферической капли установлено, что фокусировка отраженной от свободной поверхности капли ударной волны приводит к формированию в центре капли плотного быстрорасширяющегося кавитационного кластера. Показано, что использование метода SPH позволяет провести исследование структуры течения кавитирующей среды с высокой концентрацией газовой фазы и описать процесс инверсии ее двухфазного состояния – переход от кавитирующей жидкости к системе газ–частицы.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, с. 145302 (2014) | Рубрика: 08.10

 

Лапушкина Т.А., Ерофеев А.В. «Особенности замыкания газового разряда при прохождении ударной волны через область приложения электрического поля» Письма в Журнал технической физики, 41, № 5, с. 35-41 (2015)

Исследовалось влияние низкотемпературной плазмы на интенсивность и скорость распространения сильных ударных волн с числом Маха М=6–8. На данном этапе рассматривалось прохождение ударной волны через область приложения электрического поля, организованного предварительной подачей напряжения на специальные электроды, вмонтированные в стенки прямого канала в области прохождения ударной волны. Обнаружено, что замыкание газового разряда в области приложения электрического поля происходит по отдельному газоразрядному каналу, возникающему за ударной волной и распространяющемуся по области приложения напряжения с меньшей, чем у ударной волны скоростью. Ни газоразрядный канал, имеющий турбулезованную структуру, ни возникающая за ним область однородного газового разряда не влияет на структуру и скорость распространения ударной волны.

Письма в Журнал технической физики, 41, № 5, с. 35-41 (2015) | Рубрика: 08.10