Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

05.03 Распространение интенсивных волн, пилообразные и слабые ударные волны

 

Беляев П.Е., Макеева И.Р., Пигасов Е.Е., Мастюк Д.А. «Адаптация метода Куропатенко для расчета ударных волн в эйлеровых координатах» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 14, № 1, с. 91-103 (2021)

В настоящее время отсутствует реализация хорошо зарекомендовавшего себя численного метода Куропатенко в эйлеровых координатах. Такая реализация имеет высокий потенциал для решения определенного круга задач. Данная работа посвящена адаптации метода Куропатенко для расчетов ударных волн в эйлеровых координатах. Представлена идея метода, приведены разностные уравнения и вычислительный алгоритм для идеальной среды. Работоспособность предложенного численного метода продемонстрирована на результатах решения задач о распаде произвольного разрыва и о распространении стационарной ударной волны, приведены отклонения газодинамических величин от аналитических решений. Хорошее согласие численных решений с аналитическими подтверждает адекватность построенного алгоритма и метода в целом.

Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 14, № 1, с. 91-103 (2021) | Рубрики: 05.03 08.10

 

Болотнова Р.Х., Гайнуллина Э.Ф. «Моделирование динамики ударного импульса в трубе с внутренним слоем водной пены» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 14, № 1, с. 119-126 (2021)

Численно исследована динамика сферической ударной волны, инициированной взрывом в центре трубы, содержащей газ и слой водной пены с объемным водосодержанием 0,2, расположенный около внутренней границы трубы. Система модельных уравнений водной пены включает законы сохранения массы, импульса, энергии каждой фазы и уравнение динамики водосодержания пены в однодавленческом, двухскоростном, двухтемпературном приближениях в трехмерной постановке и учитывает силы межфазного сопротивления и межфазный контактный теплообмен. Термодинамические свойства воздуха и воды, составляющих газокапельную смесь, описаны реалистическими уравнениями состояния. Численное решение поставленной задачи реализовано с использованием открытого программного комплекса OpenFOAM. Достоверность расчетов по предлагаемой модели подтверждена их согласованием с литературными экспериментальными данными. Для оценки эффективности пенной защиты решена аналогичная задача о распространении сферической ударной волны в воздухе при отсутствии пенного слоя. Показано, что наличие пенной преграды снижает скорость и амплитуду ударной волны, защищая стенки трубы от воздействия взрыва.

Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 14, № 1, с. 119-126 (2021) | Рубрики: 05.03 08.10

 

Соколов С.С., Пушкарёв А.А., Мотлохов В.Н. «Алгоритмы контроля скорости распространения фронта детонационной волны в методике "ТИМ"» Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов, № 2, с. 44-55 (2021)

Приводится описание трех алгоритмов контроля скорости распространения фронта детонационной волны ВВ, разработанных для неструктурированных многоугольных и многогранных сеток. Первый алгоритм является алгоритмом точного контроля, при котором время детонации для всех ячеек сетки, содержащих ВВ, определяется один раз в начале расчета. Второй – алгоритм пошагового контроля, позволяющий уточнять время прихода детонационной волны в каждую ячейку в процессе расчета по временам ее прихода в ячейки из окружения рассматриваемой. Оба эти алгоритма достаточно экономичны, но имеют определенные ограничения для расчета широкого круга прикладных задач. Третий алгоритм представляет собой развитие алгоритма пошагового контроля. В нем точность расчета времени детонации каждой ячейки с ВВ повышается за счет учета направления движения фронта детонационной волны. В отличие от базового алгоритма, пошагового контроля, в котором время детонации ячейки корректируется исходя из поочередного рассмотрения каждой сдетонировавшей соседней ячейки, здесь время детонации данной ячейки подправляется при рассмотрении соседних между собой ячеек первого слоя ее окружения. Третий алгоритм является универсальным и применим для проведения расчетов с контролем детонации ВВ в областях со сложными формами и геометриями, но является более затратным по вычислениям, чем два первых. Для демонстрации применимости алгоритмов приведены результаты расчетов нескольких методических задач по распространению детонационной волны в ВВ по методикам ТИМ и ТИМ-2D, предназначенным для расчета задач механики сплошной среды на неструктурированных многогранных и многоугольных сетках с произвольным количеством связей в узлах

Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов, № 2, с. 44-55 (2021) | Рубрики: 05.03 08.10

 

Назаров В.Е., Кияшко С.Б. «Нелинейные акустические эффекты в поликристаллических твёрдых телах с частотно-зависимым насыщением гистерезисных потерь» Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 64, № 5, с. 366-372 (2021)

На основе модификации модели квазистатического гистерезиса Давиденкова предложено динамическое уравнение состояния поликристаллических твёрдых тел с частотно-зависимым насыщением эффектов амплитудно-зависимого внутреннего трения. Методом возмущений исследовано нелинейное распространение первоначально гармонических продольных упругих волн в стержнях из таких материалов. Проведён численный и графический анализ полученных решений и выявлены амплитудно-частотные зависимости нелинейных акустических эффектов.

Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 64, № 5, с. 366-372 (2021) | Рубрики: 05.03 05.04

 

Пальчековская Н.В. «Особенности восприимчивости пограничного слоя к акустическим возмущениям при наличии ударных волн и волн разрежения» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 52, № 2, с. 45-53 (2021)

Численно исследована восприимчивость пограничного слоя на плоской пластине к акустическим возмущениям в набегающем сверхзвуковом потоке газа. Рассмотрены углы атаки, при которых в поле течения формируются как ударные волны, тапределение параметров колебаний конструкции самолета при бафтингек и веер волн разрежения. Изучены особенности возбуждения неустойчивых мод в пограничном слое под влиянием внешних возмущений.

Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 52, № 2, с. 45-53 (2021) | Рубрики: 05.03 08.10

 

Краус А.Е., Краус Е.И., Шабалин И.И., Бузюркин А.Е. «Эволюция ударного импульса в гетерогенной упругопластической среде» Прикладная механика и техническая физика, 62, № 3, с. 147-157 (2021)

Численно исследован процесс распространения короткого импульса сжатия в гетерогенных мишенях, содержащих керамические включения различного размера. Рассмотрен случай гетерогенной среды с включениями макроскопического размера. Показано, что во всех мишенях начальная форма ударного импульса в процессе распространения эволюционирует в форму, соответствующую упругому напряженно-деформированному состоянию, в котором его амплитуда и длина не зависят от пройденного расстояния. Обнаружено, что для гетерогенных материалов с включениями большого размера скорость уменьшения амплитуды импульса больше, чем для гетерогенных материалов с включениями малых размеров.

Прикладная механика и техническая физика, 62, № 3, с. 147-157 (2021) | Рубрики: 05.03 05.04

 

Кинеловский С.А. «Модель полиморфного превращения вещества в ударной волне. 3. Нитрид бора» Прикладная механика и техническая физика, 62, № 4, с. 22-33 (2021)

На примере нитрида бора продолжено исследование модели, связывающей полиморфное превращение кристаллического вещества при ударно-волновой нагрузке с изменением его упругой энергии. Полученные результаты показывают, что модель достоверно описывает мартенситный фазовый переход в нитриде бора при воздействии ударной волны. Установлено, что на ударной адиабате нитрида бора независимо от его структуры при скорости ударной волны D≈6,2 км/с имеется излом, природа которого пока не ясна.

Прикладная механика и техническая физика, 62, № 4, с. 22-33 (2021) | Рубрики: 05.03 08.10

 

Черепанов Г.П. «О столкновении ударника с мембраной» Прикладная механика и техническая физика, 62, № 5, с. 108-113 (2021)

Исследуется задача о столкновении ударника с мембраной при следующих предположениях: броня представляет собой мембрану с нулевой жесткостью на изгиб и большим модулем Юнга при растяжении; передняя часть ударника имеет форму параболоида; соударение ударника с мембраной рассматривается в квазистатической постановке; разрыв мембраны происходит при некотором предельном натяжении поверхности в вершине параболоида. Установлено, что броня является безопасной, если кинетическая энергия ударника не превышает некоторого максимального значения для этой брони, определенного теоретически или экспериментально.

Прикладная механика и техническая физика, 62, № 5, с. 108-113 (2021) | Рубрики: 05.03 08.10

 

Назаров В.Е. «Нелинейные акустические эффекты в поликристаллических твердых телах с дислокациями» Журнал технической физики, 90, № 12, с. 2085-2097 (2020)

В рамках модифицированной линейной части дислокационной теории поглощения Гранато-Люкке получено уравнение состояния для поликристаллических твердых тел с дислокационной диссипативной и реактивной акустической нелинейностью. Проведено теоретическое исследование нелинейных эффектов, связанных с влиянием статической нагрузки и мощной низкочастотной стоячей упругой волны в стержневом резонаторе на распространение слабой (пробной) волны, а также эффектов самовоздействия интенсивной бегущей волны и генерации ее третьей гармоники. Ключевые слова: поликристаллы, дислокационная теория поглощения, диссипативная и реактивная нелинейности, упругие волны.

Журнал технической физики, 90, № 12, с. 2085-2097 (2020) | Рубрики: 05.01 05.02 05.03

 

Бриккель Д.М., Ерофеев В.И., Леонтьева А.В. «Распространение изгибных волн в балке, материал которой накапливает повреждения в процессе эксплуатации» Вычислительная механика сплошных сред, 13, № 1, с. 108-116 (2020)

В линейной и нелинейной постановках сформулирована самосогласованная математическая модель, включающая в себя уравнение изгибных колебаний балки и кинетическое уравнение накопления повреждений в ее материале. Балка считается бесконечной. Такая идеализация допустима, если на ее границах находятся оптимальные демпфирующие устройства, то есть параметры граничного закрепления таковы, что падающие на него возмущения не будут отражаться. Это позволяет рассматривать модель балки без учета граничных условий, а вибрации, распространяющиеся по балке, считать бегущими изгибными волнами. В результате аналитических исследований и численного моделирования, показано, что поврежденность материала привносит частотно-зависимое затухание и существенно изменяет характер дисперсии фазовой скорости изгибной упругой волны. Если в классической балке Бернулли–Эйлера у изгибных волн имеется одна дисперсионная ветка при любом значении частоты, то для балки, материал которой накапливает повреждения, во всем частотном диапазоне существует две пары дисперсионных веток, при этом одна пара описывает распространение волны, а другая – ее затухание. В рамках геометрически нелинейной модели поврежденной балки изучается формирование интенсивных изгибных волн стационарного профиля. Показано, что такие существенно несинусоидальные волны могут быть как периодическими, так и уединенными (локализованными в пространстве). Определены зависимости, связывающие параметры волн (амплитуду, ширину, длину волны) с поврежденностью материала. Выявлено, что с ростом параметра поврежденности материала амплитуды периодической и уединенной волн увеличиваются, в то время как длина периодической волны и ширина уединенной волны уменьшаются.

Вычислительная механика сплошных сред, 13, № 1, с. 108-116 (2020) | Рубрики: 05.02 05.03 05.04