Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.10 Ударные и взрывные волны, звуковой удар

 

Усынина Ю.И., Ермолаев Ю.Г., Косинов А.Д., Семёнов Н.В. «Исследование влияния единичного числа Рейнольдса на характеристики N-волны при M=2,5» Сибирский физический журнал (до 2017 г. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика), 16, № 1, с. 53-64 (2021)

Представлены результаты изучения особенностей развития слабых ударных волн, генерируемых двумерной шероховатостью на стенке рабочей части сверхзвуковой аэродинамической трубы, в свободном потоке при числе Маха 2,5. Измерения выполнены термоанемометром постоянного сопротивления. Показано, что двумерная наклейка индуцирует в свободный поток слабые ударные волны. Они вызывают искажения среднего течения, форма которых соответствует N-волне. В области прохождения пары слабых ударных волн зафиксированы высокоинтенсивные пульсации. При увеличении единичного числа Рейнольдса уровень искажений среднего течения остается практически постоянным, но наблюдается рост нестационарных возмущений. Получено, что наибольший рост пульсаций, вызванный слабыми волнами Маха, наблюдается в области максимального градиента среднего течения. Обнаружено, что увеличение единичного числа Рейнольдса приводит к расширению диапазона частот неустойчивых возмущений, порождаемых парой слабых ударных волн.

Сибирский физический журнал (до 2017 г. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика), 16, № 1, с. 53-64 (2021) | Рубрики: 05.03 08.10

 

Суркаев А.Л., Канцедалов Д.А., Усачев В.И. «Определение угла расхождения ударной волны электрического взрыва плоской кольцевой фольги в воздушной среде» Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, № 1, с. 9-14 (2021)

Посредством анализа результатов экспериментальных исследований произведена оценка величины угла расхождения фронта ударной волны, генерируемой электрическим взрывом плоской кольцевой фольги в воздушной атмосфере. Взрывающаяся кольцевая фольга, разрядный ток по которой протекает в радиальном направлении от центра к периферии, формирует в пространстве ударную волну, имеющую ярко выраженную направленность. Методика определения угла расхождения ударной волны основывается на регистрации момента открытия системы фотоэлементов, расположенных линейно на внутренней поверхности полого цилиндра и освещаемых лазерным излучением. Фотоэлементы в исходном состоянии закрыты непрозрачными малоинерционными лепестками, которые под действием импульса воздушного давления приходят в движение. Электрические сигналы фиксируются запоминающими электронными осциллографами. В результате проведенных исследований определено значение угла расхождения фронта ударной волны, генерируемой взрывом в воздухе плоской кольцевой фольги из алюминия конкретных геометрических параметров и вложенной энергией W≈3,8 кДж. Ключевые слова: электрический взрыв проводников, плоская кольцевая фольга, ударная волна, скорость фронта волны, система фотодиодов, угол расхождения.

Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, № 1, с. 9-14 (2021) | Рубрики: 05.03 08.10

 

Руденко О.В., Маков Ю.Н. «Звуковой удар: от физики нелинейных волн до акустической экологии (обзор)» Акустический журнал, 67, № 1, с. 3-30 (2021)

Изложена история вопроса. Вначале дана информация о развитии сверхзвуковой авиации. Затем кратко описана история изучения явления звукового удара, генерируемого при полете пуль и снарядов. Приведены результаты классиков аэроакустики – К. Доплера, Э. Маха и малоизвестные исторические факты, обнаруженные в старых зарубежных источниках. Указано на необходимость правильного использования термина “звуковой удар”, который не ограничен задачами авиационной акустики и присущ многим природным и техногенным явлениям. Отмечен 100-летний приоритет акустического эффекта перед более слабым оптическим аналогом – излучением Вавилова–Черенкова. Описаны проблемы, связанные с расчетом генерации возмущений при взаимодействии трансзвуковых и сверхзвуковых течений с реальными телами: необходимость учета деталей формы аэродинамического профиля, особенности поведения пограничного слоя, формирование ударных волн, турбулизация потока, кинетика (релаксация и диссоциация) атмосферных газов. Обсуждается явление волнового резонанса, ответственного за формирование удара при переходе через звуковой барьер. Описаны нелинейные процессы формирования N-волны при распространении сигнала сложной формы. Описано влияние основных эффектов, искажающих N-образный профиль: дифракции, фокусировки, множественных релаксационных явлений, уширяющих ударный фронт. Изложена теория N-волн в неоднородной среде. Построены примеры картины лучей в стандартной атмосфере и в области за турбулентным пограничным слоем. Изложены методы расчета, основанные на приближениях нелинейной геометрической акустики и нелинейной квазиоптики. Указаны проблемы, связанные с последствиями ударов и вредным их воздействием на окружающую среду, сооружения и живые организмы. Приведена обширная библиография и перечень основных обзоров в отечественной и зарубежной литературе. Ключевые слова: звуковой удар, сверхзвуковая авиация, исторические факты, ударный фронт, нелинейность, время релаксации, интегро-дифференциальное уравнение, спектр, профиль волны. DOI: 10.31857/S0320791921010032

Акустический журнал, 67, № 1, с. 3-30 (2021) | Рубрики: 05.03 08.10 08.14

 

Аганин А.А., Ильгамов М.А., Мустафин И.Н. «Ударная кавитация жидкости в цилиндрической емкости» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 162, № 1, с. 27-37 (2020)

Рассматривается динамика жидкости в цилиндрической емкости и импульсное воздействие на ее днище при ударе по ее верхнему концу. Изучается случай, когда при ударе в столбе жидкости возле днища возникает кавитация. Исследование проводится в условиях известных экспериментов по разрушению бутылки в результате удара по ее верхнему концу. Применяются одномерные модели гидродинамики, линейной акустики и несжимаемой жидкости. Уравнения гидродинамики рассчитываются классическим методом С.К. Годунова. Изменение ускорения днища описывается кусочно-постоянной функцией, а кавитация моделируется одиночной кавитационной полостью в виде цилиндрического слоя между днищем и столбом жидкости. Кавитация возникает при падении давления жидкости ниже давления насыщенного пара. Показывается, что разрушение бутылки в экспериментах происходит вследствие гидроудара, вызванного коллапсом кавитационной полости, которая схлопывается в результате смещения столба жидкости. Влияние волн в столбе жидкости на его удар по днищу незначительно. При уменьшении давления на внешней поверхности жидкости от атмосферного ударное воздействие на днище убывает. Устанавливается также оптимальная высота столба жидкости для достижения больших давлений на днище.

Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 162, № 1, с. 27-37 (2020) | Рубрики: 06.05 08.10

 

Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Белокуров Г.М., Крафт Я.В., Исмагилов З.Р. «Влияние плотности композитов тэн-уголь на пороговые характеристики взрывчатого разложения при лазерном инициировании» Физика горения и взрыва, 56, № 2, с. 118-123 (2020)

Представлены результаты измерения порогов взрывчатого разложения композитов тэн–уголь при воздействии импульсов лазерного излучения (λ=1064 нм, τ=14 нс). Исследованы образцы толщиной 1 мм, плотностью 1.1 и 1.7 г/см3 с включениями субмикронных частиц бурого угля (750 нм). У композитов плотностью 1.7 г/см3 матрица практически прозрачна для излучения. Минимальный порог взрыва 1.8 Дж/см2 достигается при концентрации включений 0.5% (по массе). Взрыв имеет адиабатический характер. У композитов плотностью 1.1 г/см3 матрица является рассеивающей. Минимальный порог взрыва 2.3 Дж/см2 получен при концентрации включений 1%. Сделана оценка показателя экстинкции: kext=135 см–1. Поглощение излучения происходит на глубине <0.1 мм. Развитие взрывчатого разложения в необлученной части протекает по ударно-волновому механизму либо механизму взрывного горения. Ключевые слова: лазерное инициирование, тэн, бурый уголь, низкометаморфизованный уголь, лазер, оптоакустика, фотометрический шар

Физика горения и взрыва, 56, № 2, с. 118-123 (2020) | Рубрики: 06.17 08.10

 

Ананьев С.Ю., Гришин Л.И., Долгобородов А.Ю., Янковский Б.Д. «Ударно-волновое инициирование термитной смеси Al+CuO» Физика горения и взрыва, 56, № 2, с. 107-117 (2020)

Проведено исследование ударно-волнового инициирования химической реакции в прессованных таблетках из стехиометрической смеси порошков Al и CuO внутри стальной трубки. Исследована динамика химического превращения в гетерогенном потоке продуктов реакции смеси при диспергировании материала прессованной таблетки в волне разрежения. По пирометрическим измерениям максимальная яркостная температура продуктов химического превращения составила ≈3500 К. Ключевые слова: термитные составы, ударно-волновое инициирование, химическая реакция, детонация

Физика горения и взрыва, 56, № 2, с. 107-117 (2020) | Рубрики: 08.08 08.10

 

Пинаев А.В., Пинаев П.А. «Волны горения и детонации в смесях газов CH4/Air, CH4/O2, O2 с взвесями каменного угля» Физика горения и взрыва, 56, № 6, с. 55-68 (2020)

На вертикальной ударной трубе исследованы процессы горения, взрыва и детонации в гибридных системах: газовые смеси CH4/Air, CH4/O2, O2 с взвесями частиц каменного угля размером до 200 мкм и среднеобъемной плотностью до 700 г/м3. Проанализированы рентгенограммы исходного угольного порошка и образцов угля, подвергшихся воздействию высокотемпературных волн. Получены данные о структуре и параметрах волн в гибридных смесях и в тех же смесях газов без угольной взвеси. Показано, что в гибридных системах взвесь угля слабее влияет на параметры волн горения и детонации, чем метан, при этом метан в этих волнах химически активнее угольной пыли. Ключевые слова: метан, угольная пыль, шахтные взрывы, горение, детонация, взрывобезопасность

Физика горения и взрыва, 56, № 6, с. 55-68 (2020) | Рубрики: 08.08 08.10

 

Грачева Н.А., Леканов М.В., Майер А.Е., Фомин Е.В. «Применение нейронных сетей для моделирования ударно-волновых процессов в алюминии» Известия российской академии наук. Механика твердого тела, № 3, с. 42-61 (2021)

Разработана методика применения искусственных нейронных сетей для описания нелинейной связи компонент напряжений и деформаций (тензорное уравнение состояния) и начала пластического течения (гомогенная нуклеация дислокаций) в монокристаллах металлов на примере алюминия. Наборы данных для обучения нейронных сетей генерируются при помощи молекулярно-динамического (МД) моделирования однородной деформации репрезентативных объемов монокристалла. Рассматриваются осесимметричные деформированные состояния, когда ось симметрии совпадает с направлением [100] монокристалла. Обученные нейронные сети используются в качестве аппроксимирующих функций в рамках модели дислокационной пластичности, обобщенной на случай конечных деформаций. С ее помощью проводится моделирование распространения ударных волн, возникающих при соударении пластин. В случае наноразмерных пластин проводится сравнение с прямым МД-моделированием процесса. В идеальном монокристалле упругий предвестник сохраняет постоянную амплитуду, соответствующую порогу гомогенной нуклеации дислокаций, в то время как в деформированном монокристалле он имеет существенно меньшую амплитуду и быстро затухает с расстоянием.

Известия российской академии наук. Механика твердого тела, № 3, с. 42-61 (2021) | Рубрики: 08.10 14.06

 

Никулин В.Я., Силин П.В., Перегудова Е.Н., Боровицкая И.В., Колокольцев В.Н., Масляев С.А., Кобелева Л.И., Дегтярев В.Ф., Гайдар А.И. «Выброс частиц тугоплавких металлов с поверхности фольг под воздействием ударных волн, генерируемых высокоскоростными плазменными потоками» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 46, № 11, с. 28-36 (2020)

Целью работы являлось изучение выброса частиц ряда тугоплавких металлов W , Ti, V со свободной поверхности фольг при выходе на нее ударной волны

Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 46, № 11, с. 28-36 (2020) | Рубрика: 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, № 2, 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. Ключевые слова: газовзвесь, ударная волна, граница раздела сред, рефракция, неустойчивость Рихтмайера–Мешкова

Инженерно-физический журнал, 93, № 2, с. 489-498 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Сутырин О.Г., Хабибуллин Р.Р. «Взаимодействие ударной волны с пузырем газа повышенной плотности вблизи стенки» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 82-90 (2021)

На основе численного моделирования уравнений Эйлера исследована задача о взаимодействии ударной волны с газовым пузырем повышенной плотности вблизи твердой стенки в двумерной плоской постановке. Описан процесс преломления и фокусировки ударной волны – отражения поперечных скачков уплотнения от плоскости симметрии течения и от стенки. Обнаружено, что в зависимости от определяющих параметров задачи реализуются качественно различные режимы течения, в которых фокусировка волны на плоскости симметрии происходит до или после начала отражения волны от стенки. Показано, что наличие тяжелого пузыря вблизи стенки многократно усиливает импульсную ударно-волновую нагрузку на стенку. Определена зависимость пикового значения давления, достигаемого на стенке, от числа Маха падающей волны, плотности газа в пузыре и начального расстояния между пузырем и стенкой. В ряде случаев эта зависимость существенно немонотонна по плотности газа в пузыре и расстоянию от пузыря до стенки.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 82-90 (2021) | Рубрика: 08.10

 

Кольцов Ю.В., Кольцов Д.Ю. «Линии ударной волны: динамика развития. Часть 1» Нелинейный мир, 18, № 2, с. 62-76 (2020)

Постановка проблемы. Работа посвящена динамике развития нелинейных электрических структур – линий ударной волны (ЛУВ). В настоящее время огромный интерес у разработчиков ЛУВ вызывает представление волновой картины процесса формирования ударной волны, а также исследование возможностей точной управляемой временной задержки. При этом особое внимание необходимо уделить начальным этапам развития ЛУВ. Цель. Проанализировать последовательность событий, приведших к появлению ЛУВ, и основные теоретические положения, способствовавшие становлению ЛУВ. Указать пионеров разработки и применения ЛУВ, открывших новое направление радиоэлектроники. Результаты. Приведены наиболее значимые достижения на начальном этапе развития ЛУВ, которые заложили теоретические и практические основы феноменальных успехов ЛУВ. Практическая значимость. В части 1 работы рассмотрены структуры ЛУВ, моделирующие формирование ударной волны и применяемые на практике. Использование ЛУВ позволяет им успешно конкурировать с оптическими системами, решая самые актуальные задачи радиоэлектроники.

Нелинейный мир, 18, № 2, с. 62-76 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Кольцов Ю.В., Кольцов Д.Ю. «Линии ударной волны: динамика развития. Часть 2» Нелинейный мир, 18, № 3, с. 62-64 (2020)

Постановка проблемы. Работа посвящена динамике развития нелинейных электрических структур – линий ударной волны (ЛУВ). Дан анализ современного состояния этого интереснейшего направления современной радиоэлектроники. Цель. Рассмотреть основные результаты развития ЛУВ на современном этапе и указать наиболее известных современных исследователей ЛУВ, разработки которых позволили достичь феноменальных результатов. Результаты. Приведены наиболее значимые достижения, реализованные в ЛУВ, которые обеспечивают работу радиоэлектронных систем на основе линий ударной волны в терагерцевом (ТГц) диапазоне частот. Практическая значимость. Уникальные возможности ЛУВ позволяют им успешно конкурировать с оптическими системами, решая самые актуальные задачи радиоэлектроники.

Нелинейный мир, 18, № 3, с. 62-64 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Черепанов Г.П. «Нелинейная аэродинамика гиперзвуковых скоростей в терминах инвариантных интегралов: некоторые точные автомодельные решения для реактивных самолетов и снарядов» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 23, № 6, с. 102-110 (2020)

Гиперзвуковыми называют течения газа, вызванные движением реактивных самолетов и снарядов со скоростями, число Маха которых больше 6. Эти течения представляют большой интерес для науки, промышленности и военного дела 21 века. Выведено основное дифференциальное уравнение газовой динамики для течений с любым числом Маха для установившихся, безвихревых, адиабатических, гомотропных течений, исходя из инвариантных интегралов газовой динамики. Для течений окологиперзвуковых самолетов и снарядов это нелинейные дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка. Аналогично трансзвуковой газовой динамике нелинейность гиперзвуковой газовой динамики обусловлена малой величиной коэффициента перед старшей производной. Эта нелинейность ранее игнорировалась. Несколько точных автомодельных решений нелинейной гиперзвуковой динамики газа даны для обтекания семейства тонких тел, включая клин и конус. Показано, что военные применения гиперзвуковой авиации и гиперзвуковых снарядов малоэффективны.

Физическая мезомеханика: Международный журнал, 23, № 6, с. 102-110 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Синькова О.Г., Стаценко В.П., Янилкин Ю.В. «Расчетно-теоретическое исследование взаимодействия ударной волны с зоной турбулентного перемешивания, происходящего на плоской границе воздух–аргон в экспериментах на ударной трубе» Прикладная механика и техническая физика, 61, № 6, с. 5-15 (2020)

Описаны постановка и результаты расчетов по методике ЭГАК (эйлеров газоаэродинамический комплекс) взаимодействия ударной волны с зоной турбулентного перемешивания, которая развивается на плоской в начальный момент контактной границе, разделяющей воздух и аргон. Исследование проведено с использованием как прямого численного трехмерного моделирования, так и двумерной k-ε-модели турбулентности. Выполнено сравнение с результатами экспериментов, в которых наблюдались расширение и расслоение ударной волны при ее распространении после прохождения зоны турбулентного перемешивания. Проведены расчеты с использованием k-ε -модели и с учетом наличия пограничного слоя, позволившие объяснить данный эффект.

Прикладная механика и техническая физика, 61, № 6, с. 5-15 (2020) | Рубрики: 08.10 08.15

 

Фань В., Чжоу Н., Цзяо Ц., Ши Ц., Тан К. «Исследование характеристик цилиндрических самодельных взрывных устройств и форм разрушения оболочек контейнеров при взрыве» Прикладная механика и техническая физика, 61, № 6, с. 133-142 (2020)

С использованием метода конечных элементов и стохастической модели разрушения Мотта изучены свойства цилиндрических самодельных взрывных устройств и формы разрушения оболочек контейнера, в которые заключены заряды. Приведены результаты экспериментальных исследований оболочки контейнера при воздействии гидравлического удара и взрывной волны. Установлено, что характер разрушения контейнера зависит от свойств взрывчатого вещества, количества заряда и его расположения. Разрушение контейнера происходит вследствие накопления сдвиговых деформаций. Показано, что при взрыве самодельных взрывных устройств скорость увеличения давления в контейнере существенно меньше, чем в случае стандартных взрывчатых веществ. В областях оболочки, расположенных вблизи точки детонации, при взрыве образуются более мелкие фрагменты (осколки).

Прикладная механика и техническая физика, 61, № 6, с. 133-142 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Зиборов В.С., Канель Г.И., Ростилов Т.А. «Экспериментальное исследование характера деформации сферопластиков при ударном сжатии» Физика горения и взрыва, 56, № 2, с. 124-129 (2020)

Представлены результаты экспериментального исследования ударного сжатия образцов, моделирующих среды с заданной пористостью на примере сферопластиков на эпоксидной основе с наполнителем из стеклянных микросфер с объемными концентрациями 0.27 и 0.55. Получены ударные адиабаты в диапазоне давления ударного сжатия 0.1–1.2 ГПа. Оценено давление ударного сжатия, при котором начинается разрушение используемых микросфер. Обнаружена зависимость характера деформации от концентрации микросфер в образце. Ключевые слова: сферопластик, микросферы, волна ударного сжатия, предвестник, средняя массовая скорость, ударная адиабата, VISAR

Физика горения и взрыва, 56, № 2, с. 124-129 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Игнатова О.Н., Илюшкина Н.Ю., Малышев А.Н., Скоков В.И., Шиманов А.В., Георгиевская А.Б., Соколова А.С. «Диагностика плавления свинца методом металлографического анализа образцов, сохраненных после ударно-волнового нагружения и разгрузки» Физика горения и взрыва, 56, № 2, с. 130-136 (2020)

Приведены результаты исследования плавления свинца марки С1 при ударно-волновом нагружении и разгрузке методом металлографического анализа. Нагружение образцов свинца, расположенных внутри титановой капсулы, осуществлялось плоской ударной волной с помощью алюминиевого ударника толщиной 6 мм, который разгонялся продуктами взрыва взрывчатого вещества. Приведены результаты металлографического анализа образцов в исходном состоянии, подвергнутых термической обработке при нормальных условиях и сохраненных после ударно-волнового нагружения. Обнаружены следы плавления в свинце после ударно-волнового нагружения давлением 25.6 ГПа и последующей разгрузки. Ключевые слова: ударно-волновое нагружение, разгрузка, сохраненные образцы, металлографический анализ, свинец

Физика горения и взрыва, 56, № 2, с. 130-136 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Якуш С.Е. «Расчет ударных волн при взрыве резервуара высокого давления со сжиженным газом» Физика горения и взрыва, 56, № 4, с. 83-92 (2020)

Быстрые фазовые переходы, протекающие с резким увеличением удельного объема, могут сопровождаться газодинамическими явлениями взрывного типа. Представлена модель для расчета ударных волн, возникающих в атмосфере при взрыве резервуара высокого давления со сжиженным газом, основанная на предположении о термодинамически равновесном состоянии парожидкостной смеси, в которой пар и жидкость имеют равные скорости и находятся в состоянии насыщения при локальном давлении. Выполнены расчеты сферически-симметричного разлета облака вскипающей жидкости; проведены сравнение профилей давления при различных начальных условиях и валидация параметров первичной ударной волны по результатам имеющихся экспериментальных данных. Представлены двумерные расчеты ударных волн при разрушении цилиндрического резервуара у подстилающей поверхности при различной степени заполнения. Ключевые слова: взрыв расширяющихся паров, ударная волна, быстрый фазовой переход, численное моделирование

Физика горения и взрыва, 56, № 4, с. 83-92 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Герасимов С.И., Маляров Д.В., Сироткина А.Г., Капинос С.А., Калмыков А.П., Князев А.С. «Взрывные метательные устройства кумулятивного типа для формирования высокоскоростных компактных элементов» Физика горения и взрыва, 56, № 4, с. 128-136 (2020)

Представлен обзор способов и устройств высокоскоростного метания, предназначенных для экспериментального исследования защиты приборов и конструкций от высокоскоростного удара компактными элементами, в частности защиты космических аппаратов от соударения с метеоритными частицами естественного происхождения. Приведены схемы взрывных метательных устройств, используемых в экспериментах по отработке защитных конструкций при высоких скоростях соударения. Представлены результаты численных и экспериментальных исследований этих схем. Ключевые слова: взрывное метательное устройство, компактный элемент, кумулятивная облицовка, кавитационный заряд, детонационная волна

Физика горения и взрыва, 56, № 4, с. 128-136 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Быковский Ф.А., Ждан С.А., Ведерников Е.Ф., Самсонов А.Н., Попов Е.Л. «Непрерывная детонация смеси газообразный водород–жидкий кислород в плоскорадиальной камере с истечением к периферии» Физика горения и взрыва, 56, № 6, с. 69-77 (2020)

В плоскорадиальной камере с истечением к периферии, с внутренним диаметром 100 мм и наружным 300 или 200 мм впервые реализованы режимы непрерывной спиновой и непрерывной многофронтовой детонации газокапельной смеси газообразный водород–жидкий кислород. Высота детонационного фронта газокапельной смеси больше, чем газовой, что обусловлено критическим размером существования детонации. Центробежные силы, действующие на продукты за фронтом детонационной волны, способствуют более быстрому наполнению плоскорадиальной камеры свежей смесью и увеличивают высоту детонационного фронта. Ключевые слова: непрерывная спиновая детонация, непрерывная многофронтовая детонация, газообразный водород, жидкий кислород, поперечные детонационные волны, плоскорадиальная камера сгорания

Физика горения и взрыва, 56, № 6, с. 69-77 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Lin S.-C., Gao S., Han J.-Q. «Влияние армированной бетонной плиты на свойства ударной волны» Физика горения и взрыва, 56, № 6, с. 122-132 (2020)

Создана сложная модель, описывающая систему ТНТ–воздух–плита при помощи программного обеспечения LS-DYNA для нелинейного явного динамического анализа методом конечных элементов. Модель основана на усовершенствованной технологии численного моделирования, методике больших смещений и механизме взаимодействия жидкость–твердое тело в сочетании с эффектом скорости деформации для бетона и стали. Методом численного моделирования проведена серия оценок свойств ударной волны в области за железобетонной плитой. Кратко описаны типичные характеристики ударных волн перед плитой и за ней. Установлены соотношения между набегающей и отраженной, а также между отраженной и преобразованной волнами путем изучения влияния плиты соответственно на свойства отраженной волны в области перед плитой и на изменение преобразованной волны в области за плитой. Приведен алгоритм прогнозирования свойств преобразованной волны с учетом влияния бетонной плиты. Анализ конкретного случая показывает, что предложенный метод может правильно и эффективно предсказать свойства преобразованной волны в области за железобетонной плитой. Ключевые слова: железобетонная плита, мощный взрыв, ударная волна, взрывная ударная волна, отраженная волна, преобразованная волна, метод конечных элементов

Физика горения и взрыва, 56, № 6, с. 122-132 (2020) | Рубрика: 08.10

 

Георгиевский П.Ю., Левин В.А., Сутырин О.Г. «Детонация горючей газовой смеси при взаимодействии ударной волны с эллиптической областью тяжелого инертного газа» Письма в Журнал технической физики, 47, № 9, с. 21-24 (2021)

На основе уравнений Эйлера численно моделируется взаимодействие ударной волны в горючем газе с эллиптическим пузырем инертного газа повышенной плотности в плоской двумерной постановке. Применяется метод конечных объемов годуновского типа второго порядка аппроксимации. Горение газа моделируется с помощью двухстадийной кинетики Коробейникова–Левина. Рассмотрены различные значения числа Маха падающей волны и степени удлинения инертного пузыря, описаны преломление и фокусировка падающей волны. Обнаружены качественно различные режимы инициирования детонации газа, включая прямое инициирование сильной волной, воспламенение при отражении волны средней интенсивности от границы газов и при фокусировке вторичных скачков уплотнения при меньших числах Маха волны. Определена зависимость режима воспламенения от интенсивности волны и формы пузыря. Ключевые слова: ударная волна, газовый пузырь, фокусировка, кумуляция, газовая детонация, воспламенение.

Письма в Журнал технической физики, 47, № 9, с. 21-24 (2021) | Рубрика: 08.10

 

Ковыркина О.А., Остапенко В.В. «О точности схемы типа MUSCL при расчете разрывных решений» Математическое моделирование, 33, № 1, с. 105-121 (2021)

Изучается точность центрально-разностной NT-схемы (Nessyahu–Tadmor scheme) при расчете ударных волн, распространяющихся с переменной скоростью. Показано, что эта схема (при построении которой используется MUSCL-реконструкция потоков второго порядка) имеет приблизительно пеpвый поpядок как локальной сходимости в областях влияния удаpных волн, так и интегральной сходимости на интервалах, одна из границ которых находится в области влияния ударной волны. В результате в этих областях локальная точность NT-схемы существенно снижается. Приведены тестовые расчеты, демонстрирующие эти свойства NT-схемы.

Математическое моделирование, 33, № 1, с. 105-121 (2021) | Рубрики: 04.01 08.10

 

Ладонкина М.Е., Неклюдова О.А., Остапенко В.В., Тишкин В.Ф. «О повышении устойчивости комбинированной схемы разрывного метода Галеркина» Математическое моделирование, 33, № 3, с. 98-108 (2021)

Предложена специальная модификация комбинированной схемы разрывного метода Галеркина, повышающая устойчивость этой схемы при расчете разрывных решений с ударными волнами. Эта модификация связана с добавлением в базисную схему, входящую в данную комбинированную схему, искусственной вязкости четвертого порядка дивергентности. Приведены тестовые расчеты, демонстрирующие преимущества новой комбинированной схемы по сравнению со стандартными монотонными вариантами разрывного метода Галеркина.

Математическое моделирование, 33, № 3, с. 98-108 (2021) | Рубрики: 04.01 04.12 08.10

 

Ищенко А.Н., Маслов Е.А., Скибина Н.П., Фарапонов В.В. «Комплексное исследование нестационарного течения с ударными волнами в рабочем тракте гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя» Инженерно-физический журнал, 94, № 2, с. 466-473 (2021)

Представлены результаты комплексного экспериментально-расчетного исследования структуры нестационарного течения газа в рабочем тракте гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Предложены и описаны экспериментальные методики для регистрации давлений и температур на стенке осесимметричного канала сложной геометрии с внезапным расширением. Решена задача обтекания прямоточного воздушно-реактивного двигателя в аэродинамической установке. Ключевые слова: экспериментальное исследование, математическое моделирование, гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель, ударные волны, дренажные испытания, термометрический метод

Инженерно-физический журнал, 94, № 2, с. 466-473 (2021) | Рубрики: 04.01 08.10 08.14

 

Тукмаков Д.А. «Численное моделирование движения и отражения ударных волн высокой интенсивности в неоднородной среде» Физика и техника высоких давлений, 29, № 4, с. 18-26 (2019)

Численно смоделирован процесс распространения ударной волны большой интенсивности из чистого газа в неоднородную среду. Математическое моделирование осуществлено на основе численного решения системы уравнений динамики многофазной среды с неоднородным составом несущей компоненты. В математической модели несущая среда рассмотрена как вязкий сжимаемый теплопроводный газ. В модели учтены межкомпонентные силовое взаимодействие и теплообмен. Исследован процесс прохождения ударной волны из чистого газа (водорода) в запыленную среду, несущей компонентой которой является воздух. Проведено сопоставление численного решения с известным из литературы аналитическим решением для идеального газа

Физика и техника высоких давлений, 29, № 4, с. 18-26 (2019) | Рубрики: 04.11 04.12 08.10

 

Глазова Е.Г., Крылов С.В., Чекмарев Д.Т. «Численное моделирование удара ледяной сферы о преграду» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 162, № 2, с. 137-147 (2020)

Проведены модификации двух математических моделей динамического деформирования и возможного разрушения массивов льда путем дополнения их экспериментальными функциями и константами. В качестве этих функций и констант использованы как собственные экспериментальные данные, так и результаты других авторов, полученные из анализа современной научной литературы. В первой модели упругопластическое деформирование льда описывается с помощью соотношений, предложенных С.С. Григоряном. Они дополнены нелинейной необратимой экспериментальной зависимостью объемной сжимаемости льда от давления. Основу второй модели составляют уравнения льда как повреждающейся разносопротивляющейся среды с пределом текучести, зависящим от скорости деформаций. Осуществлена реализация этих моделей с помощью компьютерных программ для математического моделирования динамических процессов ударного взаимодействия сред с элементами конструкций. Верификация модифицированных программных средств проведена путем сравнения известных опытных данных с результатами проведенных численных расчетов процессов ударного взаимодействия ледяных изделий с жесткими преградами. Сделан вывод о возможности использования предлагаемых модифицированных программ для оценки силового воздействия льда на элементы конструкций в рассмотренном диапазоне скоростей соударения.

Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 162, № 2, с. 137-147 (2020) | Рубрики: 04.12 04.16 08.10