Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.10 Ударные и взрывные волны, звуковой удар

 

Шигабутдинов Ф.Г., Мухутдинов Р.Ф. «Влияние несимметрично расположенных шпангоутов на поперечное волнообразование ортотропных цилиндрических оболочек конечной длины при продольном ударе» Труды X Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 12–16 июня 2012 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 521-528 (2012)

Труды X Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 12–16 июня 2012 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 521-528 (2012) | Рубрики: 04.15 05.04 08.10

 

Кобылкин И.Ф., Шакирзянова В.В. «Численное моделирование пробивания многослойной прозрачной брони» Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение, № 1, с. 16-28 (2020)

Показано, что основными причинами разрушения многослойного стеклопакета в процессе проникания в него высокоскоростного ударника являются высокие напряжения в зоне воздействия ударника и растягивающие напряжения, возникающие при изгибе слоев стекла на границах раздела. Интенсивное разрушение слоев стекла (кроме лицевого) начинается не от границы раздела с предыдущим слоем, а от границы раздела с последующим слоем в зоне действия растягивающих напряжений, возникающих из-за изгиба рассматриваемого слоя, и распространяется навстречу ударному воздействию. Малопрочный клеевой слой между слоями стекла задерживает и даже останавливает распространение волны разрушения из предыдущего слоя стекла в последующий. Анализ кривых торможения ударников в стеклопакетах одинаковой суммарной толщины показал, что более жесткое торможение ударник испытывает в моноблочной преграде и в преградах, состоящих из меньшего числа слоев.

Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение, № 1, с. 16-28 (2020) | Рубрики: 04.16 05.04 08.10

 

Болотнова Р.Х., Гайнуллина Э.Ф. «Моделирование динамики ударного воздействия на водные пены с учетом вязкоупругих свойств и явлений синерезиса» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 28-32 (2020)

Предложена двухфазная модель водной пены, основанная на законах сохранения массы, импульса и энергии фаз в соответствии с однодавленческим, двухскоростным, двухтемпературным приближениями в осесимметричной постановке с учетом сил межфазного сопротивления, контактного теплообмена, вязкоупругих свойств и синерезиса пены. Термодинамические свойства воды и воздуха описаны уравнениями состояния в форме Ми–Грюнайзена и Пенга–Робинсона соответственно. Численная реализация модели выполнена в пакете OpenFOAM. Полученные результаты удовлетворительно согласуются с данными эксперимента по сферическому взрыву в водной пене. Дан анализ эволюции сферической ударной волны при ее распространении в водной пене.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 28-32 (2020) | Рубрики: 05.03 08.10

 

Садин Д.В., Давидчук В.А. «Взаимодействие плоской ударной волны с областями различной формы и плотности в мелкодисперсной газовзвеси» Инженерно-физический журнал, 93, № 3, с. 489-498 (2020)

Исследованы взаимодействия плоской ударной волны в газе или в газовзвеси с областями квадратного и ромбовидного сечений, отличными по плотности от окружающей среды. Для расчета использована высокоустойчивая монотонная схема с малой численной диссипацией. Сравнения с экспериментами по рефракции ударной волны на границе раздела двухкомпонентного газа подтвердили адекватность схемы. Показано влияние фактора отношения плотностей (числа Атвуда), формы неоднородностей, размеров частиц на ударно-волновую структуру и развитие неустойчивости Рихтмайера–Мешкова.

Инженерно-физический журнал, 93, № 3, с. 489-498 (2020) | Рубрики: 06.01 08.10

 

Кириллова И.В., Коссович Л.Ю. «Асимптотические методы исследования эллиптического погранслоя в оболочках вращения при ударных торцевых воздействиях нормального типа» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 5, с. 131-137 (2020)

Строятся асимметрические уравнения эллиптического погранслоя в окрестности условного фронта поверхностных волн Рэлея, имеющего место в оболочках вращения при ударных торцевых воздействиях нормального типа. Техника асимптотического вывода этих уравнений, основанная на применении символического метода Лурье и введении специальных координат, выделяющих малую прифронтовую зону, потребовала путем выделения частного решения свести исходную задачу к эквивалентной задаче для бесконечной оболочки. Рассматриваемый погранслой дополняет полное описание рассматриваемого вида напряженно-деформированного состояния (НДС) во всех участках фазовой плоскости. Здесь используется также квазистатический погранслой типа Сен-Венана в малой окрестности торца, параболический погранслой по двумерной теории Кирхгофа–Лява, квазиплоская коротковолновая составляющая и гиперболический погранслой в малой окрестности фронта волны сдвига. В заключение работы рассмотрен пример построения эллиптического погранслоя при ударном воздействии на торец цилиндрической оболочки.

Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 5, с. 131-137 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Богатко В.И., Потехина Е.А. «К задаче моделирования течений газа за фронтом сильной ударной волны с помощью эффективного показателя адиабаты» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 7, № 1, с. 104-111 (2020)

В задачах с сильными ударными волнами (задача о сильном взрыве, о движении тел с большими сверхзвуковыми скоростями, задача о сверхзвуковом расширении поршня) в возмущенной области течения происходит значительное повышение температуры. Поэтому при определении параметров течения газа за фронтом сильной ударной волны необходимо учитывать реальные свойства газа. Это значительно затрудняет построение приближенных аналитических решений. Однако исследования показывают, что влияние реальных свойств газа на газодинамические параметры потока можно учесть изменением показателя адиабаты, то есть введением эффективного показателя адиабаты. Если газ за ударной волной находится в состоянии термодинамического равновесия, то эффективный показатель адиабаты мало меняется во всей зоне течения. Это дает возможность моделировать течение за фронтом ударной волны некоторым совершенным газом, показатель адиабаты которого определяется в зависимости от числа Маха и термодинамического состояния газа за фронтом ударной волны. Для получения более точных решений задач с сильными ударными волнами модель должна допускать разрыв показателя адиабаты на скачке уплотнения. В настоящей работе получено явное выражение для параметров газа за фронтом интенсивной ударной волны в предположении, что показатель адиабаты претерпевает разрыв при переходе частиц газа через поверхность ударной волны. Рассмотрены плоский и осесимметричный случаи.

Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 7, № 1, с. 104-111 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Богатко В.И., Потехина Е.А. «К задаче моделирования течений газа за фронтом сильной ударной волны с помощью эффективного показателя адиабаты» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 65, № 6, с. 104-111 (2020)

В задачах с сильными ударными волнами (задача о сильном взрыве, о движении тел с большими сверхзвуковыми скоростями, задача о сверхзвуковом расширении поршня) в возмущенной области течения происходит значительное повышение температуры. Поэтому при определении параметров течения газа за фронтом сильной ударной волны необходимо учитывать реальные свойства газа. Это значительно затрудняет построение приближенных аналитических решений. Однако исследования показывают, что влияние реальных свойств газа на газодинамические параметры потока можно учесть изменением показателя адиабаты, то есть введением эффективного показателя адиабаты. Если газ за ударной волной находится в состоянии термодинамического равновесия, то эффективный показатель адиабаты мало меняется во всей зоне течения. Это дает возможность моделировать течение за фронтом ударной волны некоторым совершенным газом, показатель адиабаты которого определяется в зависимости от числа Маха и термодинамического состояния газа за фронтом ударной волны. Для получения более точных решений задач с сильными ударными волнами модель должна допускать разрыв показателя адиабаты на скачке уплотнения. В настоящей работе получено явное выражение для параметров газа за фронтом интенсивной ударной волны в предположении, что показатель адиабаты претерпевает разрыв при переходе частиц газа через поверхность ударной волны. Рассмотрены плоский и осесимметричный случаи.

Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 65, № 6, с. 104-111 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Мокеев А.С., Рогачев В.Г., Кудряшов Е.А., Ямщиков В.М., Дерюгин Ю.Н. «Моделирование движения сферической детонационной волны из точки начального воспламенения газа» Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 3, с. 3-11 (2019)

Рассмотрен важный случай распространения расходящейся сферической детонационной волны. Приведено подробное изложение вопросов, связанных со сведением системы уравнений газовой динамики в частных производных к системе обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка и их последующим численным интегрированием с высокой точностью. Проведено численное интегрирование указанных уравнений и получено решение с относительной точностью ∼10–6. Получено более точное, по сравнению с другими источниками, значение безразмерной координаты в точке слабого разрыва ξс.р=1,820148. Проведено сравнение результатов численного моделирования распространения плоской и сферической детонационной волны в пакете программ DIADA с соответствующими точными решениями. Показано хорошее согласие результатов численного решения с точным.

Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 3, с. 3-11 (2019) | Рубрика: 08.10

 

Дреннов О.Б. «Определяющий фактор при развитии сдвиговой неустойчивости в опытах по косому соударению металлических пластин» Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 3, с. 12-14 (2019)

Развитие неустойчивости Кельвина–Гельмгольца в жидкостях и газах определяется наличием разрыва тангенциальной составляющей поля скоростей. Для сред с прочностью развитие неустойчивости может определяться существованием начального возмущения. В серии экспериментов, где поверхности контакта имели шероховатость >>20 мкм и полировались до зеркальности, не зафиксировано различие в параметрах и геометрическом виде реализующихся возмущений. Следовательно, определяющим фактором для развития неустойчивости является относительное скольжение двух разупрочненных («квазижидких») слоев металлов.

Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, № 3, с. 12-14 (2019) | Рубрика: 08.10

 

Замурагин Ю.М., Гуськов А.М., Крупенин В.Л. «О гашении колебаний посредством системы с большим числом свободных соударяющихся магнитных элементов» Вестник научно-технического развития, № 10, с. 16-25 (2019)

Рассмотрен процесс вибрационного гашения колебаний сосредоточенного тела посредством динамического ударного виброгасителя, содержащего систему последовательных ударных пар, в которых соударяющиеся элементы представляют собой магниты. Рассмотрено влияние выбора проектируемых параметров виброгасителя на колебания тела. Описаны особенности настройки системы в режим широкой полосы виброгашения.

Вестник научно-технического развития, № 10, с. 16-25 (2019) | Рубрики: 08.10 10.06 14.06

 

Пирожков М.В., Евсевьев В.В., Скиба С.П. «Рекомендации по повышению точности градуировки средств измерения избыточного давления воздушной ударной волны» Вопросы оборонной техники. Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 11-12, с. 115-120 (2019)

Объектом исследования в данной статье являются параметры воздушной ударной волны, образующиеся при взрыве боеприпасов. Известные формулы для перепада избыточного давления в воздушной ударной волне дают точность не выше 10% даже для идеального случая воздушного взрыва. Однако при обратной экспертной оценке величины выделившейся энергии по перепаду давления неточность может приближаться к 100%. Проводится анализ зарубежных и отечественных установок для градуировки преобразователей избыточного давления воздушных ударных волн. Для обеспечения необходимой точности градуировки преобразователей давления в воздушных ударных волнах при испытаниях боеприпасов следует пользоваться предпочтительно лабораторными градуировочными средствами. Даны рекомендации по использованию отечественных средств градуировки для лабораторных и полигонных испытаний.

Вопросы оборонной техники. Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 11-12, с. 115-120 (2019) | Рубрика: 08.10

 

Тукмаков Д.А. «Численное моделирование отражения ударной волны в газовой взвеси для различных параметров дисперсной компоненты запыленной среды» Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Математика. Физика, 51, № 4, с. 565-576 (2019)

Численно моделируется процесс отражения прямого скачка уплотнения от твердой поверхности. Математическая модель учитывала вязкость, сжимаемость и теплопроводность несущей среды, межкомпонентное силовое взаимодействие, включавшее в себя силу Стокса, динамическую силу Архимеда, силу присоединенных масс; также математическая модель учитывала межкомпонентный теплообмен. Численное решение осуществлялось при помощи явного конечно-разностного метода с последующим применением схемы нелинейной коррекции численного решения. Результаты расчетов параметров отраженной ударной волны в запыленной среде сопоставляются с численным решением для однородного вязкого газа и аналитическим решением, известным из литературы. В работе выявлены закономерности влияния параметров дисперсной фазы на интенсивность отраженной ударной волны.

Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Математика. Физика, 51, № 4, с. 565-576 (2019) | Рубрики: 04.11 05.09 08.10

 

Тукмаков Д.А. «Численное исследование влияния свойств дисперсной фазы на параметры отражения ударной волны от твердой поверхности в моно- и полидисперсной газовзвеси» Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки, № 1, с. 61-72 (2020)

Актуальность и цели. Процессы, связанные с динамикой многофазных сред, встречаются как в естественной природе, так и в промышленных технологиях. Целью данной работы является исследование влияния параметров дисперсной компоненты на отражение ударной волны от твердой поверхности в моно- и полидисперсной запыленной среде. Материалы и методы. Для описания динамики несущей среды применяется двумерная система уравнений Навье–Стокса, записанная с учетом межфазного силового взаимодействия и межфазного теплообмена. С целью описания динамики дисперсной фазы для каждой ее фракции решается система уравнений, включающая в себя уравнение неразрывности для «средней плотности» фракции, уравнения сохранения, пространственных составляющих импульса и уравнение сохранения тепловой энергии фракции газовзвеси. Результаты. В работе численно моделировались ударно-волновые процессы в запыленных средах с однородным составом дисперсной фазы и в запыленных средах с дисперсной фазой частицы, которые отличались размерами и плотностью материала. Исследовались процессы движения и отражения ударных волн от твердой стенки в зависимости от параметров дисперсной фазы. Определены закономерности влияния размера частиц на интенсивность отраженной ударной волны в моно- и полидисперсной газовзвесях. Выводы . Выявлено влияние физической плотности дисперсной фазы и размера частиц на характеристики отраженной от твердой поверхности ударной волны. Закономерности, выявленные для монодисперсной газовзвеси, были обобщены на случай запыленной среды, твердая фаза которой состоит из нескольких компонент с различными физическими свойствами дисперсных частиц.

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки, № 1, с. 61-72 (2020) | Рубрики: 04.11 08.10

 

Тукмаков Д.А. «Численное исследование скоростного скольжения несущей и дисперсной фазы при взаимодействии ударной волны с электрически заряженной газовзвесью» Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 1, с. 35-42 (2020)

Рассматривается распространение ударной волны из чистого газа в гетерогенную смесь, состоящую из твердых частиц, взвешенных в газе и имеющих электрический заряд. Применяемая математическая модель учитывает скоростное и тепловое взаимодействия несущей и дисперсной компонент смеси. Математическая модель предполагала монодисперсный состав твердой фазы, т.е. все частицы имеют одинаковый линейный размер, сферическую форму и состоят из одного материала. Силовое взаимодействие частиц и газа включало в себя силу Стокса, силу присоединённых масс, а также динамическую силу Архимеда. Несущая среда описывалась как вязкий сжимаемый теплопроводный газ. Уравнения математической модели решались явным конечно-разностным методом второго порядка точности с применением схемы нелинейной коррекции сеточной функции. Система уравнений математической модели дополнялась граничными и начальными условиями для искомых функций: на границах расчётной области задавались граничные условия Дирихле для составляющих скорости несущей и дисперсной фаз, для остальных динамических функций задавались условия Неймана. Для уравнения Пуассона, описывающего распределение внутреннего электрического поля заряженной газовзвеси, задавались однородные граничные условия Дирихле. В результате проведения численных расчётов были выявлены различия в скоростном скольжении несущей и дисперсной фаз при распространении ударной волны в нейтральную и электрически заряженную запыленные среды. Было также установлено влияние размера частиц на интенсивность скоростного скольжения несущей и дисперсной компонент гетерогенной смеси при распространении ударной волны из чистого газа в запыленную среду.

Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 1, с. 35-42 (2020) | Рубрики: 04.11 08.10

 

Брагин М.Д., Рогов Б.В. «Высокоточные бикомпактные схемы для сквозного счета детонационных волн» Журнал вычислительной математики и математической физики, 59, № 8, с. 1381-1391 (2019)

Для жесткой системы двумерных газодинамических уравнений Эйлера с химическими источниками предлагается неявная схема расщепления по физическим процессам. Впервые конвекция рассчитывается по бикомпактной схеме четвертого порядка аппроксимации по пространству и третьего порядка аппроксимации по времени. Эта высокоточная бикомпактная схема L-устойчива по времени, в ней применяются метод консервативной монотонизации и адаптация декартовой сетки к решению. Химические реакции считаются по L-устойчивой схеме Рунге–Кутты второго порядка. Разработанная схема успешно тестируется на нескольких задачах о распространении детонационных волн в двухкомпонентном идеальном газе с одной реакцией горения. Обсуждаются преимущества бикомпактных схем по сравнению с популярными схемами MUSCL и WENO5 в контексте сквозного счета детонационных волн.

Журнал вычислительной математики и математической физики, 59, № 8, с. 1381-1391 (2019) | Рубрики: 04.12 08.10