Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.10 Ударные и взрывные волны, звуковой удар

 

Аганин А.А., Топорков Д.Ю. «Оценка возникновения ударных волн в кавитационном пузырьке при его коллапсе» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 159, № 3, с. 271-281 (2017)

Проведена оценка возможности образования сходящихся ударных волн в полости кавитационного пузырька в ходе его коллапса в ацетоне и тетрадекане. Давление жидкости варьируется от 1 до 100 бар, ее температура – от 293 K до значений, близких к критическим, при которых давление насыщенных паров обеих жидкостей равно 10 бар (до 419 К в ацетоне и 663 К в тетрадекане). Радиус пузырька в начале коллапса равен 500 мкм. Использована упрощенная математическая формулировка без учета теплопроводности и испарения-конденсации. Распределение термодинамических параметров пара в пузырьке принимается однородным, его состояние описывается уравнением типа Ван-дер-Ваальса, учитывается слабая сжимаемость жидкости на большом удалении от пузырька. В рамках этих допущений динамика пузырька определяется путем решения обыкновенного дифференциального уравнения Рэлея–Плессета второго порядка. Для оценки возможности возникновения ударной волны в пузырьке при его коллапсе применяется критерий, в котором используются значения термодинамических параметров в паре только с границы кавитационного пузырька и характеристики движения межфазной поверхности. Данный критерий позволяет также предсказывать время и место образования ударной волны. Решение уравнения Рэлея–Плессета находится численно методом Рунге–Кутты высокого порядка точности. Вычислительные эксперименты показали, что при температуре жидкости 293 K ударные волны в полости кавитационного пузырька в ходе его коллапса в ацетоне возникают при давлениях жидкости начиная с 5 бар, тогда как в случае тетрадекана – во всем исследуемом диапазоне. При температуре ацетона 419 К и тетрадекана 663 К ударные волны в пузырьке образуются, начиная с давлений жидкости 80 и 15 бар соответственно. Ключевые слова: акустическая кавитация, динамика пузырька, коллапс пузырька, сходящиеся ударные волны

Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 159, № 3, с. 271-281 (2017) | Рубрики: 06.04 08.10

 

Богатко В.И., Потехина Е.А. «Плоские и осесимметричные автомодельные течения газа за фронтом интенсивной ударной волны» Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 2. Секц. Моделирование и оптимизация динамических систем и систем с распределенными параметрами, с. 32-35 (2010)

Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 2. Секц. Моделирование и оптимизация динамических систем и систем с распределенными параметрами, с. 32-35 (2010) | Рубрика: 08.10

 

Дудко О.В., Лаптева А.А. «Особенности одномерного взаимодействия двух плоских разнополяризованных ударных волн в несжимаемой упругой среде» Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 1. Секц. Математические модели механики, прочности и надёжности элементов конструкций, с. 133-134 (2010)

Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 1. Секц. Математические модели механики, прочности и надёжности элементов конструкций, с. 133-134 (2010) | Рубрика: 08.10

 

Дудко О.В., Потянихин Д.А. «Соударение двух упругих полупространств» Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 1. Секц. Математические модели механики, прочности и надёжности элементов конструкций, с. 135-137 (2010)

Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 1. Секц. Математические модели механики, прочности и надёжности элементов конструкций, с. 135-137 (2010) | Рубрика: 08.10

 

Иванова Ю.Е., Рагозина В.Е. «Эволюционное уравнение антиплоских деформаций в изучении закономерностей образования и движения ударных волн» Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 1. Секц. Математические модели механики, прочности и надёжности элементов конструкций, с. 158-161 (2010)

Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 1. Секц. Математические модели механики, прочности и надёжности элементов конструкций, с. 158-161 (2010) | Рубрика: 08.10

 

Андрющенко А.К., Аникин М.К. «Шумозащитные мероприятия по снижению уровней шума от соударения металлических труб» Noise Theory and Practice (Электронный ресурс), 3, № 4, с. 50-59 (2017)

Рассматривается проблема снижения шума при производстве металлических труб нефтегазопроводного дивизиона. Основным источником шума на данных производствах является шум, излучаемый при их соударениях о металлические части рабочих органов конструкций и между собой. Превышения уровней шума на определенных рабочих местах данных производств могут достигать до 22 дБА по эквивалентному уровню звука. Типовые шумозащитные мероприятия (шумозащитные экраны, звукопоглощающие материалы) для данного типа производств имеют определенные ограничения по внедрению, что требует использования нетиповых мероприятий (вибродемпфирования) и проектирования новых видов (глушители шума труб).

Noise Theory and Practice (Электронный ресурс), 3, № 4, с. 50-59 (2017) | Рубрики: 08.10 10.06

 

Губайдуллин Д.А., Тукмаков Д.А. «Влияние свойств дисперсной фазы на характеристики ударной волны при прохождении прямого скачка уплотнения из чистого газа в газовзвесь» Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, № 3, с. 128-132 (2017)

Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, № 3, с. 128-132 (2017) | Рубрика: 08.10

 

Павлов А.С. «Численное моделирование взрывных воздействий на здания и сооружения произвольной формы» Academia. Архитектура и строительство, № 3, с. 108-112 (2017)

Рассматриваются аспекты моделирования взрывного воздействия на здания произвольной формы, получения функций зависимости давления от времени и вычисление их амплитудных значений.

Academia. Архитектура и строительство, № 3, с. 108-112 (2017) | Рубрика: 08.10

 

Клиначева Н.Л., Ковалев Ю.М. «Ослабление сферических ударных волн в гетерогенных средах» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 10, № 4, с. 35-45 (2017)

Приводится анализ численного исследования взаимодействия сферических ударных волн 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 ударной волны и сильное ее торможение, в результате чего отражения от стенки практически не происходит и ножка Маха не образуется, однако при a2≥5·10–2 – она образуется над поверхностью гетерогенного слоя. Увеличение температуры газа в слое приводит к возрастанию скорости ударной волны, 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.

Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 10, № 4, с. 35-45 (2017) | Рубрики: 08.10 09.02

 

Куропатенко В.Ф., Магазов Ф.Г., Шестаковская Е.С. «О фокусировке цилиндрически симметричной ударной волны в газе» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 10, № 4, с. 46-55 (2017)

В лагранжевых координатах построено аналитическое решение задачи о сходящейся ударной волне в цилиндрическом сосуде с непроницаемой стенкой для произвольных показателей автомодельности. На границе цилиндра задана отрицательная скорость. В начальный момент времени из этой точки начнет распространяться ударная волна к центру симметрии. Граница цилиндра будет двигаться по определенному закону, согласованному с движением ударной волны. В эйлеровых переменных она движется, но в лагранжевых переменных ее траектория является вертикальной линией. Вообще говоря, все траектории частиц являются вертикальными линиями, вдоль которых сохраняется то значение энтропии, которое возникло на ударной волне. Получены уравнения, определяющие структуру течения газа между фронтом ударной волны и границей, как функции времени и лагранжевой координаты, а так же зависимость энтропии от скорости ударной волны. Задача решена в лагранжевых координатах и принципиально отличается от ранее известных постановок задачи о схождении автомодельной ударной волны к центру симметрии и ее отражении от центра, которые построены для бесконечной области в эйлеровых координатах для единственного значения коэффициента автомодельности соответствующего единственному значению показателя адиабаты.

Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 10, № 4, с. 46-55 (2017) | Рубрика: 08.10

 

Прохоров Е.С. «Возбуждение ударных волн при переходе детонации через область перемешивания реагирующего и инертного газов» Инженерно-физический журнал, 91, № 1, с. 162-171 (2018)

Сформулирована и численно решена нестационарная задача о возбуждении плоской ударной волны при переходе детонации через область перемешивания реагирующего и инертного газов. Постановка задачи базируется на приближенной модели, описывающей с высокой точностью изменение молярной массы и удельной внутренней энергии продуктов сгорания углеводородов при сдвиге их химического равновесия. Рассмотрена ситуация, когда в области перемешивания химических веществ концентрации реагирующего и инертного газов изменяются линейным образом. Исследовано влияние ширины области перемешивания на интенсивность и закон затухания возбуждаемых ударных волн.

Инженерно-физический журнал, 91, № 1, с. 162-171 (2018) | Рубрика: 08.10

 

Тукмаков Д.А., Тукмакова Н.А. «Влияние распределения дисперсной фазы на параметры ударной волны в газовзвеси» Инженерно-физический журнал, 91, № 1, с. 221-224 (2018)

Численно изучается процесс движения ударной волны в неоднородной среде в зависимости от пространственного распределения средней плотности дисперсной фазы: при распространении ударной волны из чистого газа в газовзвесь и из газовзвеси в чистый газ. Выявлены закономерности, влияющие на скорость и профиль ударной волны, движущейся в неоднородной среде.

Инженерно-физический журнал, 91, № 1, с. 221-224 (2018) | Рубрика: 08.10

 

Титарев В.А., Шахов Е.М. «Нестационарное течение разреженного газа с ударной волной в канале» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 147-155 (2018)

На основе кинетической S-модели рассматривается двумерная нестационарная задача о течении разреженного газа в плоском канале между параллельными пластинами конечной длины, закрытом с одного конца в результате разрыва диафрагмы, отделяющей покоящийся газ в канале от покоящегося газа в резервуаре бесконечной емкости. Изучается влияние торможения газа на стенках канала в условиях диффузного отражения молекул на стенках канала и на его торце. Прослеживается затухание ударной волны и исчезновение области однородного потока за ударной волной для трех вариантов условий входа в канал: 1) газ входит в канал из резервуара бесконечной длины и ширины – основной вариант, – изучается одновременное движение в резервуаре и в канале; 2) резервуар высокого давления представляет собой обычный отсек канала; 3) движение газа в резервуаре не рассматривается вовсе, вместо этого во входном сечении ставятся граничные условия типа испарения-конденсации с условиями покоящегося газа в резервуаре. Результаты сравниваются между собой.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 147-155 (2018) | Рубрики: 08.10 08.11

 

Журавлев Г.М., Гвоздев А.Е., Калинин А.А., Кузовлева О.В., Агеев Е.В., Куриен Н.С. «Разрушение пластины взрывной нагрузкой» Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии, 7, № 3, с. 24-41 (2017)

Данная работа посвящена исследованию взрывного воздействия на плоскую преграду при близком расположении заряда с использованием энергетического метода Т.М. Саламахина. Большинство задач теории упругости сводится к интегрированию дифференциальных уравнений с заданными граничными условиями. Точного решения многих важных для практики задач до сих пор не получено, так как интегрирование дифференциальных уравнений, к которым они приводятся, представляет собой большие математические трудности. Поэтому важное значение приобрели вариационные методы, позволяющие эффективно получать приближенные решения дифференциальных уравнений с точностью, достаточной для инженерных расчетов. При решении задачи с помощью вариационных методов функцию, которая удовлетворяет дифференциальному уравнению при определенных граничных условиях, заменяют приближенным аналитическим выражением. Это выражение подбирается таким образом, чтобы оно как можно лучше аппроксимировало требуемую функцию. В теории изгиба пластинок такой подход позволяет свести интегрирование основного дифференциального уравнения в частных производных к решению системы линейных алгебраических уравнений или к решению обыкновенного дифференциального уравнения. В данной работе приняты следующие исходные параметры: a = 2 м – длина края плиты вдоль оси Х; b = 2 м – длина края плиты вдоль оси Y; z = 0,8 – высота расположения заряда над срединной поверхностью плиты; x = 1,0 м – расстояние от начала координат до центра заряда вдоль оси Х; y = 1,0 м – расстояние от начала координат до центра заряда вдоль оси Y; A0=400 м/с - величина характеризующая взрывчатое вещество; ρ = 1620 кг/м3 – плотность тротила; h = 0.15 м – толщина железобетонной плиты; E = 24000 МПа – модуль упругости бетона В25; σmax = 26,3 МПа – предел прочности бетона в условиях динамического нагружения. Для данных параметров критическая масса заряда, приводящая к разрушению плиты, равняется 1,4 кг, предельный прогиб составляет 3,5 мм. В ходе выполнения работы была получена зависимость между энергией, выделяемой при детонации конденсированного взрывчатого вещества вблизи преграды с ее перемещениями, и нормальными напряжениями в сжатой зоне. Представленные соотношения позволяют определить условия гарантированной стойкости и разрушения элементов конструкции при воздействии взрывной нагрузки. В предложенной работе решение проводилось с использованием энергетического метода для упругой стадии, однако данный подход позволяет рассматривать как упругие, так и упругопластические задачи о изгибе и разрушении элементов конструкции.

Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии, 7, № 3, с. 24-41 (2017) | Рубрика: 08.10

 

Докукина О.И., Терентьев Е.Н., Штеменко Л.С., Шугаев Ф.В. «Сеточная турбулентность и её взаимодействие с ударной волной» Доклады академии наук, 477, № 5, с. 537-541 (2017)

Экспериментально исследованы пульсации плотности и давления в турбулентном течении воздуха и аргона в ударной трубе и их взаимодействие с ударной волной, отражённой от перфорированного торца ударной трубы. Число Маха падающей волны изменялось от 1,9 до 3,9, число Маха отражённой волны – от 1,4 до 2,4. Определён масштаб турбулентных пульсаций за падающей волной. За отражённой волной он в несколько раз меньше. Обнаружено, что давление за фронтом отражённой волны в турбулентном потоке больше соответствующего значения в ламинарном потоке при прочих равных условиях (в аргоне на 12%, в воздухе на 9%).

Доклады академии наук, 477, № 5, с. 537-541 (2017) | Рубрика: 08.10

 

Герасимов С.И., Михайлов А.Л., Трепалов Н.А. «Распространение ударной волны при взрыве взрывчатого вещества с пластичным наполнителем» Физика горения и взрыва, 53, № 6, с. 79-86 (2017)

Представлены результаты измерения распространения ударной волны при взрыве взрывчатого вещества с пластичным наполнителем. Регистрация осуществлялась высокоскоростными аналоговыми и цифровыми камерами. Визуализация воздушной ударной волны проводилась в зоне отрыва от расширяющихся продуктов взрыва с помощью теневой съемки в проходящем свете, а в дальней зоне – с помощью теневого фонового метода. Оптические измерения распространения воздушной ударной волны использовались для оценки максимального давления в зоне сжатия на различных участках и сравнивались с данными, полученными датчиками давления. Вычисленные пиковые давления хорошо согласуются с измеренными. Теневой фоновый метод демонстрирует себя как полезный инструмент, легко вводимый в обычные масштабные полигонные эксперименты. DOI: 10.15372/FGV20170609

Физика горения и взрыва, 53, № 6, с. 79-86 (2017) | Рубрика: 08.10

 

Лопато А.И., Уткин П.С. «Особенности математического моделирования течений с волнами детонации на неструктурированных расчетных сетках» Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 18, № 4, с. 348-358 (2017)

Представлены математическая модель и вычислительный алгоритм для математического моделирования двумерных течений с волнами детонации на полностью неструктурированных расчетных сетках с треугольными ячейками. Рассмотрена задача о формировании ячеистой детонации в плоском канале для случая устойчивой детонации при различном сеточном разрешении и с использованием схем первого и второго порядков аппроксимации.

Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 18, № 4, с. 348-358 (2017) | Рубрики: 04.12 08.10

 

Битюрин А.А. «Расчет критической скорости ступенчатого стержня при продольном ударе» Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 1. Секц. Математические модели механики, прочности и надёжности элементов конструкций, с. 67-70 (2010)

Математическое моделирование и краевые задачи. Труды 7 Всероссийской научной конференции с международным участием. Самара, 3–6 июня 2010 г. Ч. 1. Секц. Математические модели механики, прочности и надёжности элементов конструкций, с. 67-70 (2010) | Рубрики: 04.14 08.10