Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.10 Ударные и взрывные волны, звуковой удар

 

Георгиевский П.Ю., Левин В.А., Сутырин О.Г. «Инициирование детонации при взаимодействии ударной волны с горючим газовым пузырем различной плотности» Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 72-78 (2022)

На основе уравнений Эйлера проведено численное моделирование взаимодействия ударной волны в газе с горючим газовым пузырем повышенной плотности. Описаны три качественно различных режима инициирования детонации: прямое инициирование детонации в передней части пузыря при достаточно высоких числах Маха падающей волны и инициирование детонации в задней части пузыря в результате преломления волны и фокусировки вторичных скачков уплотнения при меньших числах Маха. Показано, что режим инициирования детонации существенно зависит как от интенсивности ударной волны, так и от плотности смеси в пузыре. На основе серии расчетов построена диаграмма режимов инициирования детонации и показано, что эффект фокусировки ударной волны позволяет достичь успешного инициирования детонации при многократно меньшей интенсивности падающей волны по сравнению с прямым инициированием.

Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 72-78 (2022) | Рубрики: 08.08 08.10

 

Власов В.И., Скороходов С.Л. «Аналитическое решение задачи о кавитационном обтекании клина. II» Журнал вычислительной математики и математической физики, 61, № 11, с. 1873-1893 (2021)

Дано аналитическое решение плоской задачи о симметричном кавитационном обтекании клина идеальной жидкостью для двуспиральной схемы Тулина замыкания каверны. Решение выражено через гипергеометрическую функцию Лауричеллы. Выполнена развернутая численная реализация решения и проведен его асимптотический анализ. Изучена спиральная структура вихрей, замыкающих каверну, в том числе получена оценка размера вихря. Найдена асимптотика по x→∞ ширины следа. Установлены также асимптотики коэффициента сопротивления cx и относительных размеров каверны при стремлении числа кавитации Q к нулю.

Журнал вычислительной математики и математической физики, 61, № 11, с. 1873-1893 (2021) | Рубрика: 08.10

 

Анкудинов А.Л. «Математическое моделирование неравновесного течения в ударном слое около вращающегося тела» Журнал вычислительной математики и математической физики, 62, № 1, с. 166-174 (2022)

Предложена математическая модель неравновесного (по внутренним и поступательным степеням свободы) обтекания равномерно вращающегося вокруг своей оси затупленного осесимметричного тела соосно направленным высокоскоростным потоком однокомпонентного многоатомного газа, основанная на известном приближении макрокинетического тонкого вязкого ударного слоя (ТВУС) для тел конечной толщины. Указано на важную корреляцию течения в рассмотренном кинетическом ТВУС с течением в навье-стоксовском ТВУС; корреляция позволяет существенным образом упростить учет неравновесности по внутренним и поступательным степеням свободы в обтекающем тело потоке, сводя кинетическую проблему к навье-стоксовской. Описан механизм построения решения кинетической задачи ТВУС вблизи вращающегося тела полностью на базе соответствующего решения для навье-стоксовского ТВУС. Получено, что учет кинетики неравновесного течения молекулярного газа в ТВУС около вращающегося тела не сказывается на трении и теплообмене на поверхности (эти данные совпадают для обеих – кинетической и навье-стоксовской – задач ТВУС). Показано, что решение для окрестности критической точки (т.е. вдоль нормали к поверхности в передней критической точке) в кинетическом ТВУС идентично с решением навье-стоксовского ТВУС для этой же области.

Журнал вычислительной математики и математической физики, 62, № 1, с. 166-174 (2022) | Рубрика: 08.10

 

Мазепа Е.Е., Кусаинов П.И., Лукашов О.Ю. «Взаимодействие воздушных ударных волн с парашютными перемычками при взрывах в шахтах» Физика горения и взрыва, 58, № 3, с. 91-95 (2022)

Представлены результаты математического моделирования распространения воздушных ударных волн при взрыве метана в горных выработках с учетом их взаимодействия с быстровозводимыми парашютными перемычками. Парашютные перемычки способны снизить интенсивность ударной волны при интенсивности набегающей ударной волны, не превышающей критического давления срыва перемычки. Газодинамическая методика расчета взрывобезопасных расстояний позволяет учитывать парашютные перемычки, установленные в различных местах выработок, и проводить расчет параметров ударных волн, прошедших за перемычку.

Физика горения и взрыва, 58, № 3, с. 91-95 (2022) | Рубрика: 08.10

 

Юношев А.С., Воронин М.С., Пластинин А.В. «Инициирование детонации эмульсионного взрывчатого вещества ударом тонкой пластинки» Физика горения и взрыва, 58, № 3, с. 141-147 (2022)

С помощью импульсной рентгенографии изучен процесс ударно-волнового инициирования эмульсионного взрывчатого вещества. Инициирование выполнялось ударом тонкой дюралевой пластинки под небольшим углом к плоской поверхности ВВ. Выполнена оценка параметров инициирующей ударной волны в исследуемом взрывчатом веществе и измерена глубина инициирования детонации.

Физика горения и взрыва, 58, № 3, с. 141-147 (2022) | Рубрика: 08.10

 

Пинаев А.В., Пинаев П.А. «Детонационные волны в системах метан/водород/кислород/взвесь угля» Физика горения и взрыва, 58, № 4, с. 91-96 (2022)

Экспериментально исследованы детонационные волны в газовых двухтопливных системах CH4H2/O2 и гетерогенных трехтопливных системах CH4H2/O2 /угольная взвесь. В опытах использовали взвеси угля с размерами частиц 0<d<200 мкм со среднеобъемной плотностью 160–400 г/м3. В исследованных системах измерены скорости по длине трубы и профили давления в падающих детонационных и отраженных волнах. Проведен анализ влияния горючих компонентов на параметры волн. Выполнено сравнение экспериментальных параметров детонации с расчетными термодинамическими равновесными параметрами детонации.

Физика горения и взрыва, 58, № 4, с. 91-96 (2022) | Рубрика: 08.10

 

Валиев Х.Ф., Крайко А.Н., Тилляева Н.И. «Об упрощении численных и аналитических “инструментов” описания “звукового удара”» Журнал вычислительной математики и математической физики, 62, № 4, с. 642-658 (2022)

В свете современного состояния и тенденций развития методов математического моделирования звукового удара от сверхзвуковых летательных аппаратов обсуждается место численных и аналитических инструментов его описания. Отмечена возрастающая роль численных расчетов на адаптированных к особенностям течения сетках в рамках стационарных уравнений Эйлера (в координатах летательных аппаратов на “крейсерском” режиме полета) до расстояний от нескольких до пары десятков его длин. Другая важная тенденция – замена развивавшегося с середины ХХ в. сложного численно-аналитического аппарата описания “среднего” и “дальнего” полей звукового удара более простыми подходами, в том числе, без обращения к функции Уизема. В развитие этих тенденций в рамках уравнений Эйлера продемонстрирована возможность численного расчета типичных для звукового удара волновых структур без ограничений на расстояния и на интенсивности ударных волн, включая крайне малые. Описание эволюции звукового удара с удаления в 15–20 длин летательных аппаратов и до Земли сведено к мгновенному решению следующих из осесимметричных уравнений Эйлера задач Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений. Вязкое размазывание слабых ударных волн описывает известное одномерное стационарное решение уравнений Навье–Стокса.

Журнал вычислительной математики и математической физики, 62, № 4, с. 642-658 (2022) | Рубрики: 04.01 04.12 08.10 08.14

 

Елизарова Т.Г., Шильников Е.В. «Численное моделирование газовых смесей в рамках квазигазодинамического подхода на примере взаимодействия ударной волны с пузырьком газа» Журнал вычислительной математики и математической физики, 61, № 1, с. 124-135 (2021)

Представлен новый численный алгоритм для моделирования течений нереагирующих газовых смесей в трансзвуковых режимах. Алгоритм основан на методе конечного объема, записанного для регуляризованных, или квазигазодинамических, уравнений. Уравнения для описания течения смеси выведены феноменологически на базе существующей регуляризованной системы для однокомпонентного газа и классических уравнений для газовой смеси. Примеры численного моделирования включают в себя расчет задачи о нестационарном взаимодействии газового потока с тяжелой и легкой каплями газа.

Журнал вычислительной математики и математической физики, 61, № 1, с. 124-135 (2021) | Рубрики: 04.12 05.03 08.10

 

Сергеева М.С., Тюрина А.В., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Метод численного расчета генерации ультразвуковых волн разностной частоты в условиях формирования ударного фронта» Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 2240101 (2022)

На основе нелинейного уравнения Бюргерса рассмотрена задача о генерации волны разностной частоты при взаимодействии двух интенсивных высокочастотных волн накачки. В режимах формирования ударных фронтов в профиле волны вычисление нелинейного оператора в этом уравнении представляет собой особую сложность из-за необходимости использования нескольких тысяч спектральных компонент, поэтому в работе исследован метод прореживания спектра, который позволяет существенно сократить количество гармоник, но при этом сохраняет достаточную высокую точность вычисления поля волны разностной частоты. Проведено сравнение нового метода с предложенным ранее для различного количества оставляемых в нелинейном алгоритме спектральных компонент. Показано, что новый метод удерживает меньшее число высокочастотных и большее число комбинационных компонент спектра, поэтому более точен на расстояниях до формирования ударного фронта, а на больших расстояниях дает выигрыш только при большом количестве оставляемых в алгоритме гармоник.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 2240101 (2022) | Рубрики: 04.12 05.03 08.10

 

Сергева М.С., Тюрина А.В., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Метод численного расчета генерации ультразвуковых волн разностной частоты в условиях формирования ударного фронта» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, с. 2240101_-1-2240101_-6 (2022)

На основе нелинейного уравнения Бюргерса рассмотрена задача о генерации волны разностной частоты при взаимодействии двух интенсивных высокочастотных волн накачки. В режимах формирования ударных фронтов в профиле волны вычисление нелинейного оператора в этом уравнении представляет собой особую сложность из-за необходимости использования нескольких тысяч спектральных компонент, поэтому в работе исследован метод прореживания спектра, который позволяет существенно сократить количество гармоник, но при этом сохраняет достаточную высокую точность вычисления поля волны разностной частоты. Проведено сравнение нового метода с предложенным ранее для различного количества оставляемых в нелинейном алгоритме спектральных компонент. Показано, что новый метод удерживает меньшее число высокочастотных и большее число комбинационных компонент спектра, поэтому более точен на расстояниях до формирования ударного фронта, а на бoльших расстояниях дает выигрыш только при большом количестве оставляемых в алгоритме гармоник.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, с. 2240101_-1-2240101_-6 (2022) | Рубрики: 04.12 08.10

 

Ли Шу-Джи «Экспоненциальные многосеточные методы сквозного счета для стационарных сжимаемых потоков с ударными волнами» Журнал вычислительной математики и математической физики, 62, № 8, с. 1428-1444 (2022)

Предлагается надежная и эффективная экспоненциальная многосеточная схема для численного моделирования стационарных сжимаемых течений. В алгоритме, основанном на экспоненциальной схеме интегрирования по времени c глобальной связью, обеспечивается подавление ошибки для ускорения сходимости к устойчивому состоянию, а пространственные моды ошибок высокой частоты и высокого порядка сглаживаются с помощью s-ступенчатого предобусловленного метода Рунге–Кутты. Показано, что полученная экспоненциальная многосеточная схема эффективна для гладких течений и может стабилизировать сквозной счет для ударных волн средней амплитуды без лимитеров и без добавления искусственной диссипации.

Журнал вычислительной математики и математической физики, 62, № 8, с. 1428-1444 (2022) | Рубрики: 05.03 08.10