Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.10 Ударные и взрывные волны, звуковой удар

 

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

 

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

 

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

 

Белов Н.Н., Пляскин А.С., Югов Н.Т., Потекаев А.И., Клопотов А.А., Югов А.А., Усеинов Э.С., Буньков В.Е. «Деформирование и разрушение слоистых армированных углепластиком бетонных конструкций при ударно-волновом нагружении» Известия вузов. Физика, 64, № 10, с. 173-178 (2021)

Исследованы процессы деформирования и разрушения слоистых конструкций армированных углепластиком с лицевой и тыльной сторон бетонных плит в условиях ударно-волнового нагружения. Предложена модель, описывающая в рамках механики сплошной среды данные процессы. В диапазоне скоростей встречи 1000–1500 м/с изучено влияние лицевого и тыльного слоев армирования углепластиком преград из мелкозернистого бетона на процесс пробития стальным индентором. Установлено, что для пробития преграды из мелкозернистого бетона, армированной углепластиком с лицевой и тыльной поверхностей, необходимо затратить энергии больше на 120% по сравнению с пробитием неармированной преграды.

Известия вузов. Физика, 64, № 10, с. 173-178 (2021) | Рубрики: 05.04 08.10 14.05

 

Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Тюренкова В.В., Назаренко А.И., Усовик И.В. «Анализ разрушения и фрагментации космических аппаратов при высокоскоростных столкновениях» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 11-12, с. 22-31 (2020)

Из-за деятельности человека в космосе появилась новая проблема – космический мусор, образованный ступенями ракет, изменившими свою орбиту спутниками и другими неуправляемыми космическими объектами. Уже сейчас космический мусор представляет значительную угрозу для космических полетов и долгосрочных орбитальных миссий. Поэтому на сегодняшний день защита космических аппаратов от возможного столкновения с фрагментами космического мусора является актуальной задачей. Например, защита от крупных фрагментов космического мусора на международной космической станции происходит путем коррекции ее орбиты. Такая стратегия защиты требует разработки эффективной модели прогнозирования и анализа движения космического мусора с учетом взаимных столкновений космических объектов различных размеров. Данная статья посвящена созданию математической модели, описывающей соударение и разрушение космических объектов при их высокоскоростном соударении

Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 11-12, с. 22-31 (2020) | Рубрики: 08.10 18

 

Боровой В.Я., Зайцев Е.Г., Мошаров В.Е., Радченко В.Н. «Взаимодействие ударных волн вблизи цилиндра, перпендикулярного притупленной пластине. Часть III. Взаимодействие головной волны цилиндра с косым скачком уплотнения клина и головной волной пластины» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 52, № 4, с. 3-19 (2021)

Исследовано обтекание притупленной пластины, на которой установлены острый клин и другая пластина с цилиндрической передней кромкой. Эта конфигурация моделирует входную часть воздухозаборника прямоугольного поперечного сечения с притупленными входными кромками обечайки и боковой стенки (щеки). Эксперименты проводились в аэродинамической трубе кратковременного действия УТ-1М при числе Маха М=5 и числе Рейнольдса (по длине пластины) ReL≈6.4·106. Тепловой поток измерялся с помощью люминесцентного термочувствительного покрытия. Использовались различные способы визуализации течения. Определена структура течения в зоне взаимодействия косого скачка уплотнения, генерируемого острым клином, с головными ударными волнами обечайки и щеки при различных положениях обечайки относительно клина. Исследован теплообмен на обечайке и щеке. Выявлены зоны экстремального нагрева. Определена зависимость максимальных величин числа Стантона в зонах интерференции от взаимного расположения клина и обечайки.

Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 52, № 4, с. 3-19 (2021) | Рубрики: 08.10 08.15

 

Потапкин А.В., Москвичев Д.Ю. «Влияние локального нагрева набегающего потока на уровень звукового удара от тонкого тела, находящегося в аэродинамической тени за диском» Письма в Журнал технической физики, 47, № 16, с. 28-31 (2021)

Выполнены расчеты звукового удара от двух тел – диска и тонкого тела вращения – при локальном разогреве набегающего потока воздуха. Тела находятся в тепловом следе за областью нагрева. Тонкое тело находится в аэродинамической тени за диском. Число Маха холодного потока воздуха равно 2. Расчеты выполнены с помощью комбинированного метода "тел-фантомов". На основании расчетов сделан вывод об эффективности подавления уровня звукового удара при одновременном использовании разогрева набегающего потока и аэродинамической тени за диском. Ключевые слова: ударные волны, звуковой удар, тонкое тело, аэродинамическая тень, нагрев потока, метод "тел-фантомов".

Письма в Журнал технической физики, 47, № 16, с. 28-31 (2021) | Рубрика: 08.10

 

Богданов А.Н. «К математическому моделированию взаимодействующего трансзвукового пограничного слоя с нелинейным профилем невозмущенной скорости» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 501, № 1, с. 29-32 (2021)

С использованием “трехпалубной” модели исследуется неклассический пограничный слой над твердой плоской пластиной при нестационарном свободном вязко-невязком взаимодействии на трансзвуковых скоростях. Особенностью настоящего исследования является выбор квадратичной зависимости продольной составляющей невозмущенной скорости в пограничном слое от поперечной координаты и непостоянство градиента давления. Показано качественное отличие картины течения в рассмотренном случае от случая линейного профиля скорости в пограничном слое.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 501, № 1, с. 29-32 (2021) | Рубрики: 04.01 08.10 08.15