Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.11 Звук в трубах с потоками

 

Левин В.А., Марков В.В., Журавская Т.А., Осинкин С.Ф. «Нелинейные волновые процессы при инициировании и распространении газовой детонации» Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 251, с. 200-214 (2005)

Исследуются процессы инициирования детонации электрическими разрядами и ее распространения в каналах и трубах, заполненных горючей смесью водорода с окислителем. Используется конечно-разностный метод, основанный на схеме С.К. Годунова. Основное внимание уделяется вопросу устойчивости двумерной волновой структуры детонационной волны и определению условий, энергетических и геометрических параметров, обеспечивающих формирование и сохранение детонационного режима горения, являющегося нелинейным колебательным процессом, связанным с формированием в потоке скачков уплотнения и их взаимодействием с головной ударной волной. В частности, рассматривается вопрос о минимизации энергии инициирования детонации посредством дополнительных разрядов с малой энергией.

Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 251, с. 200-214 (2005) | Рубрики: 08.10 08.11

 

Левин В.А., Мануйлович И.С., Марков В.В. «Математическое моделирование ударно-волновых процессов при взаимодействии газов с твердыми границами» Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 281, с. 42-54 (2013)

Представлены результаты численного исследования плоских течений воздуха в ограниченном объеме квадратного сечения, уменьшающемся за счет равномерного движения сторон, течения пропано-воздушной смеси при изменении размера квадратной области по синусоидальному закону, а также сверхзвуковых трехмерных воздушных и пропано-воздушных потоков в каналах переменного квадратного сечения. Установлены особенности ударно-волновых процессов, связанные с поршневым эффектом и кумуляцией. Подтверждена гиперзвуковая аналогия плоских и пространственных течений, позволяющая использовать двумерные решения для оценки трехмерных потоков. Для описания течений использовались уравнения многокомпонентного идеального совершенного газа и одностадийная кинетика химических реакций. Численные исследования проводились методом, основанным на схеме С.К. Годунова, реализованном в оригинальном программном комплексе.

Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 281, с. 42-54 (2013) | Рубрики: 08.10 08.11

 

Левин В.А., Мануйлович И.С., Марков В.В. «Вращающаяся волна детонации в кольцевом зазоре» Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 300, с. 135-145 (2020)

Сформулирована и исследована задача о трехмерном нестационарном течении с вращающейся детонационной волной, возникающей в кольцевом зазоре осесимметричного устройства между двумя параллельными плоскостями, перпендикулярными его оси симметрии. Предполагается, что однородная горючая пропано-воздушная смесь, покоящаяся в резервуаре с заданными параметрами торможения, поступает в кольцевой зазор через его внешнюю цилиндрическую поверхность в направлении к оси симметрии и ее параметры определяются давлением в резервуаре и статическим давлением в зазоре. Продукты детонации вытекают из зазора в пространство, ограниченное с одной стороны непроницаемой стенкой – продолжением стороны зазора. Через отверстие в другой стороне зазора и коническую выходную секцию с углом полураствора 45° газ вытекает из устройства во внешнее пространство. Сформулирована модель инициирования детонации подводом энергии, в которой направление вращения детонационной волны задается расположением зоны энерговыделения инициатора относительно твердой стенки, находящейся в плоскости, проходящей через ось симметрии. Через определенное время эта твердая стенка исчезает (сгорает). Получены и проанализированы нестационарные ударно-волновые структуры, возникающие в процессе формирования стационарной вращающейся детонации. Исследование проведено в рамках одностадийной кинетики горения численным методом, основанным на схеме С.К. Годунова, в оригинальном программном комплексе, разработанном для проведения многопараметрических расчетов и визуализации течений. Расчеты проведены на суперкомпьютере МГУ “Ломоносов”.

Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 300, с. 135-145 (2020) | Рубрики: 08.10 08.11

 

Левин В.А., Мануйлович И.С., Марков В.В. «Исследование вращающихся волн детонации в кольцевом зазоре» Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 310, с. 199-216 (2020)

Поставлена и численно исследована задача о формировании вращающихся трехмерных волн детонации в кольцевом зазоре между параллельными пластинами. Предполагается, что однородная горючая смесь, находящаяся в резервуаре при заданных параметрах торможения, поступает в зазор через элементарные сопла, равномерно заполняющие внешнее ограничивающее зазор кольцо. Газодинамические параметры смеси определяются как функции параметров торможения и статического давления в зазоре. При отсутствии поджигания смесь вытекает в полузамкнутый осесимметричный объем, ограниченный с одной стороны плоским диском (продолжением одной из образующих зазор пластин). С противоположной стороны к нему присоединено сопло, через которое смесь вытекает в воздух с заданными давлением и температурой. Инициирование детонации осуществляется направленным взрывом – энергоподводом в поток горючей смеси в узкой зоне при ее втекании в зазор. Отработана методика, позволяющая инициировать одновременно несколько вращающихся в заданном направлении волн детонации. При рассмотренных геометрических параметрах области течения наблюдалось формирование от одной до четырех вращающихся детонационных волн. Проведено исследование устойчивости процесса при изменении параметров торможения смеси, и получены данные по соответствующей им реактивной силе, вызванной истекающей в воздух струей продуктов детонации. Представлены результаты расчетов на суперкомпьютере МГУ “Ломоносов” для пропано-воздушной смеси, полученные в рамках одностадийной кинетики горения численным методом, основанным на схеме С.К. Годунова и реализованным в оригинальном программном комплексе.

Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 310, с. 199-216 (2020) | Рубрики: 08.10 08.11

 

Ватажин А.Б., Гуськов О.В., Копченов В.И. «Особенности торможения двумерного гиперзвукового потока проводящего газа в каналах в режиме генерирования электроэнергии» Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 223, с. 153-162 (1998)

Работа посвящена исследованию сверх- и гиперзвуковых двумерных течений вязкого газа в каналах в присутствии перпендикулярного к плоскости течения магнитного поля в режиме МГД-генератора. Ранее такие исследования проводились только в случае дозвукового или умеренного сверхзвукового режимов движения проводящей среды

Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 223, с. 153-162 (1998) | Рубрика: 08.11

 

Корепанов М.А., Морар Г., Альес М.Ю. «Моделирование гомогенной конденсации криптона в сверхзвуковом сопле» Химическая физика и мезоскопия, 22, № 2, с. 155-163 (2020)

Рассмотрено течение инертного газа (криптона) в коническом сопле. Для определения температуры в точке начала процесса конденсации - точке Вильсона проведено численное моделирование процесса для сопел различных размеров. Показано, что процесс гомогенной конденсации в рассматриваемых соплах идет, но практически не влияет на скорость падения температуры из-за малых размеров сопел, т.к. не успевает завершиться в сопле. Полученные значения температуры в точке Вильсона (точке начала конденсации) составляют 58-59 К, что значительно ниже точки фазового перехода 119.78 К.

Химическая физика и мезоскопия, 22, № 2, с. 155-163 (2020) | Рубрики: 08.11 08.14

 

Липанов А.М., Карсканов С.А. «Моделирование течения вязкого газа сквозь сужающиеся конические сопла» Химическая физика и мезоскопия, 22, № 2, с. 175-183 (2020)

Методом прямого численного моделирование рассчитывается нестационарное течение вязкого сжимаемого газа сквозь сужающиеся сопла. Расчеты выполнены в осесимметричной постановке. Угол сужения сопла является варьируемым параметром. Показано, что с ростом угла сужения расход в сопле падает. Определено, что интенсивные вихревые возмущения в сужающемся сопле затухают; причем, чем сильнее сопло сужается, тем быстрее гасятся возмущения.

Химическая физика и мезоскопия, 22, № 2, с. 175-183 (2020) | Рубрики: 08.11 08.14

 

Шумихин А.А., Дадикина С.Ю. «Численное моделирование течения вязкого сжимаемого газа в РДТТ с центральным телом» Химическая физика и мезоскопия, 22, № 2, с. 184-196 (2020)

Представлена методика моделирования внутреннего течения продуктов сгорания в тракте управляемого твёрдотопливного ракетного двигателя с центральным телом. Приведена система определяющих уравнений, записанная в цилиндрической системе координат, описывающая трехмерный поток сжимаемого вязкого газа. Предложен вычислительный алгоритм, разработанный на основе модифицированной схемы Стигера–Уорминга. Алгоритм пригоден для сквозного расчета всего тракта двигателя, как дозвуковых зон течения, так и сверхзвуковых. Проведены исследования потока газа в РДТТ при различных положениях центрального тела, соответственно при различных значениях площади критического сечения сопла, и при различных величинах характеристик твердого топлива, определяющих его скорость горения. Получены зависимости внутрикамерных параметров потока и расходных (тяговых) характеристик ракетного двигателя от величины площади критического сечения и показателя степени в законе горения твердого топлива.

Химическая физика и мезоскопия, 22, № 2, с. 184-196 (2020) | Рубрики: 08.11 08.14

 

Карсканов С.А. «Параметрическое исследование потоков газа, протекающих сквозь сужающиеся конические сопла» Химическая физика и мезоскопия, 22, № 3, с. 261-268 (2020)

На основе прямого численного моделирования рассчитывается течение в сужающихся соплах, соединяющих два газовых резервуара. Интегрирование уравнений гидромеханики осуществляется с помощью алгоритмов высокого порядка аппроксимации. Счет ведется на многопроцессорной системе с использованием процедуры распараллеливания вычислительного процесса. Угол сужения сопла является варьируемым параметром. Показано распределение гидромеханических параметров в соплах с разным углом сужения. Выявлено, что в соплах с высоким углом сужения поток сильнее разгоняется, однако возмущения, заданные на входе, быстро гасятся.

Химическая физика и мезоскопия, 22, № 3, с. 261-268 (2020) | Рубрики: 08.11 08.14

 

Карсканов С.А. «Спектральный анализ распределения параметров потоков, протекающих сквозь сужающиеся конические сопла» Химическая физика и мезоскопия, 23, с. 58-66 (2021)

Рассчитывается течение в конических соплах с различными углами сужения. Счет ведется на основе прямого численного моделирования на многопроцессорной вычислительной системе. Интегрирование уравнений гидромеханики осуществляется с помощью алгоритмов высокого порядка аппроксимации. На основе дискретного преобразования Фурье строятся спектры частот, на которых происходит колебание давления в соплах с различным углом сужения. Выявлено, что в соплах с большим углом сужения амплитуда колебаний давления в одних и тех же точках уменьшается. Для каждого сопла можно выделить область частот, на которых происходят колебания.

Химическая физика и мезоскопия, 23, с. 58-66 (2021) | Рубрики: 08.11 08.14