Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.10 Ударные и взрывные волны, звуковой удар

 

Миньков Л.Л., Гольдина Н.В. «Особенности численного решения задачи о распространении ударной волны по газовзвеси с мелкими частицами» Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 5, с. 94–104 (2016)

На основе подхода взаимопроникающих континуумов исследуется численное решение задачи о распространении ударной волны в газовзвеси, содержащей инертные частицы, объемная доля которых пренебрежимо мала. Показаны преимущества неявной по правым частям разностной схемы над явной разностной схемой. Получена зависимость максимально возможного шага разностной сетки от размера частиц для достижения устойчивого решения по явной схеме. Показана структура ударной волны и контактного разрыва, распространяющихся по газовзвеси с частицами размером 1, 10 и 100 мкм. Получена зависимость ширины ударной волны от размера частиц. DOI: 10.17223/19988621/49/9

Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 5, с. 94–104 (2016) | Рубрика: 08.10

 

Куропатенко В.Ф., Магазов Ф.Г., Шестаковская Е.С. «Аналитическое решение задачи о сходящейся ударной волне в газе в одномерном случае» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика, 9, № 3, с. 52-58 (2017)

Построено аналитическое решение задачи о сходящейся ударной волне в сосуде с непроницаемой стенкой, описывающее случаи плоской, цилиндрической и сферической симметрии. На границе сосуда задана отрицательная скорость, а скорость холодного идеального газа равна нулю. В начальный момент времени из этой точки начнет распространяться ударная волна к центру симметрии. Граница сосуда будет двигаться по определенному закону, согласованному с движением ударной волны. В эйлеровых переменных она движется, но в лагранжевых переменных её траектория является вертикальной линией. Получены уравнения, определяющие структуру течения газа между фронтом ударной волны и границей как функции времени и лагранжевой координаты, а также зависимость энтропии от скорости ударной волны. Для всех случаев симметрии найдены показатели автомодельности и соответствующие им значения безразмерных координат для широкого диапазона показателей адиабаты. Задача решена в лагранжевых координатах и принципиально отличается от ранее известных постановок задачи о схождении автомодельной ударной волны к центру симметрии и её отражении от центра, которые построены для бесконечной области в эйлеровых координатах.

Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика, 9, № 3, с. 52-58 (2017) | Рубрика: 08.10

 

Рязанцева М.О., Будаев В.П., Рахманова Л.С., Бородкова Н.Л., Застенкер Г.Н., Ермолаев Ю.И., Шафранкова Я., Немечек З., Прех Л., Питна А. «Перемежаемость плотности солнечного ветра вблизи межпланетной ударной волны» Геомагнетизм и аэрономия, 57, № 5, с. 696-705 (2017)

Рассматриваются свойства турбулентных флуктуаций плазмы солнечного ветра вблизи межпланетной ударной волны, зарегистрированной прибором БМСВ 12 сентября 2014 г. Проанализированы спектры флуктуаций плотности солнечного ветра, а также их статистические характеристики вверх и вниз по потоку относительно фронта ударной волны. Проведено их сравнение между собой и с характеристиками соответствующими различным моделям турбулентности. Показано, что спектральные и статистические характеристики флуктуаций плотности солнечного ветра сохраняют свои основные свойства после прихода межпланетной ударной волны. Перемежаемость наблюдается как до, так и после фронта, но за фронтом ее уровень в среднем возрастает. При этом в обеих рассмотренных областях скейлинги структурных функций для флуктуаций плотности солнечного ветра отличаются от скейлингов классической Колмогоровской модели и могут быть описаны с помощью Лог–Пуассоновской модели турбулентности. Параметризация скейлингов структурных функций выявила наличие нитевидных структур в плазме солнечного ветра, обеспечивающих перемежаемость плотности в рассмотренных областях пространства.

Геомагнетизм и аэрономия, 57, № 5, с. 696-705 (2017) | Рубрики: 08.10 09.11

 

Рахманова Л.С., Рязанцева М.О., Бородкова Н.Л., Сапунова О.В., Застенкер Г.Н. «Влияние межпланетных ударных волн на характеристики турбулентности магнитослоя Земли» Геомагнетизм и аэрономия, 57, № 5, с. 715-723 (2017)

Данные прибора БМСВ, измеряющего величину потока и, в ряде случаев, параметры плазмы, с временным разрешением 31 мс, позволяют исследовать характеристики турбулентности плазмы солнечного ветра и магнитослоя на кинетических масштабах. В настоящей работе на основе данных БМСВ было проведено сравнение частотных спектров флуктуаций потока ионов до и после регистрации фронта межпланетной ударной волны в магнитослое Земли. Показано, что в отличие от солнечного ветра, где после фронта ударной волны часто наблюдается экспоненциальный спад спектра на кинетических масштабах, в магнитослое подобного явления не наблюдается: спектр на этих масштабах может быть аппроксимирован степенной функцией во всех рассмотренных случаях. В половине рассмотренных случаев наклон спектра на кинетических масштабах не изменяется при прохождении межпланетной ударной волны. Полученные результаты свидетельствуют о слабом влиянии межпланетных ударных волн на характеристики турбулентности плазмы. Помимо этого, в работе показано, что межпланетная ударная волна не изменяет уровень перемежаемости потока ионов в магнитослое как при низком, так и при высоком уровне перемежаемости перед фронтом.

Геомагнетизм и аэрономия, 57, № 5, с. 715-723 (2017) | Рубрики: 08.10 09.11

 

Мусаев В.К. «Моделирование упругой нестационарной волны в объекте хранения взрывчатых веществ с полостью в виде прямоугольника» Двойные технологии, № 4, с. 72-76 (2017)

Рассматриваются некоторые вопросы решения задачи о воздействии упру гой взрывной волны в объекте хранения опасных веществ с полостью в виде прямоугольника (соотношение ширины к высоте один к пяти). Поставленная задача решается с помощью методов вычислительной механики. Для решения задачи используется численный метод, алгоритм и комплекс программ, разработанный автором статьи. Получены компоненты тензора напряжений в характерных областях исследуемой задачи. Приводятся контурные напряжения на свободной поверхности упругой полуплоскости. Показано, что полости увеличивают безопасность окружающей среды от взрывных воздействий в объекте хранения опасных веществ.

Двойные технологии, № 4, с. 72-76 (2017) | Рубрика: 08.10

 

Болотнова Р.Х., Гайнуллина Э.Ф. «Исследование демпфирующих свойств водной пены под воздействием сферической ударной волны» Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки, № 2, с. 108-121 (2017)

Актуальность и цели. Изучено поведение водной пены в условиях взрывного воздействия с целью улучшения ее демпфирующих свойств, проводимого на основе построения математической модели, учитывающей структурные особенности пены, ее компьютерную реализацию и сравнение полученных решений с новыми экспериментальными данными, что является весьма актуальным и важным научным направлением. Материалы и методы. Разработана двухфазная модель поведения водной пены при воздействии мощной сферической ударной волны, описываемая уравнениями сохранения импульса смеси, массы и внутренней энергии каждой фазы в лагранжевых переменных с учетом объемной вязкости и межфазного теплообмена. Численная реализация модели проведена методом сквозного счета с использованием вязкости Неймана–Рихтмайера и условием устойчивости Куранта. Сферический взрыв моделировался в виде ударной волны, обладающей энергией заряда взрывчатого вещества, используемого в экспериментах. Результаты. Получено удовлетворительное согласование численных решений и экспериментальных данных по сферическому взрыву в газе и водной пене. Детально исследованы причины, приводящие к значительному снижению амплитуды и скорости ударной волны в изучаемых средах. Выводы. В результате численного исследования по предлагаемой модели водной пены, учитывающей межфазный контактный теплообмен и вязкость, установлено, что ударное сжатие пены приводит к ее уплотнению, существенно снижает амплитуду и скорость распространения ударной волны и, как следствие, сопровождается значительной диссипацией энергии взрыва по сравнению с газовой средой.

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки, № 2, с. 108-121 (2017) | Рубрика: 08.10

 

Большакова Е.С., Кедринский В.К. «Динамика разрыва в кавитирующем слое жидкости при ударно-волновом нагружении» Прикладная механика и техническая физика, 58, № 5, с. 93-101 (2017)

Исследуется проблема экспериментального моделирования формирования разрыва в слое кавитирующей жидкости при ударно-волновом нагружении. Показано, что разрыв принимает форму сегмента сферы и сохраняет ее вплоть до момента замыкания. Поверхность разрыва покрывается динамически растущим тонким пузырьковым пограничным слоем, который в момент замыкания разрыва, излучающего вторичную ударную волну, трансформируется в кольцевой вихревой пузырьковый кластер. Обсуждаются особенности структуры разрыва кавитирующего потока, возникающего при интенсивностях нагружения, не превышающих 0,1 и 5 кДж.

Прикладная механика и техническая физика, 58, № 5, с. 93-101 (2017) | Рубрика: 08.10