Меню
Публикации
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-4-843-849
УДК 532.529
Точное решение задачи отражения ударной волны от стенки, экранированной слоем газовзвеси
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Садин Д.В., Широкова Е.Н. Точное решение задачи отражения ударной волны от стенки, экранированной слоем газовзвеси // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 4. С. 843–849. doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-4-843-849
Аннотация
Введение. Представлено решение задачи отражения ударной волны от стенки, экранированной слоем газовзвеси. Динамика газовзвеси описана в двухскоростной двухтемпературной формулировке. Метод. В отличие от известных приближенных моделей запыленного газа, основанных на применении классических автомодельных решений путем коррекции газодинамических параметров и физических постоянных, получено асимптотически точное решение. Аналитическое решение поставленной задачи построено в виде композиции элементарных распадов разрывов. Неравновесное решение сходится к точному при уменьшении характерных времен динамической и тепловой релаксаций несущего газа и взвешенных частиц произвольной концентрации. Расчеты по неравновесной модели выполнены гибридным методом крупных частиц второго порядка аппроксимации по пространству и времени. Основные результаты. Приведены точные и расчетные по неравновесной модели профили относительных величин давления и плотности смеси, нормированной скорости дисперсной фазы. Изучено влияние интенсивности падающей ударной волны, а также концентрации частиц в слое газовзвеси на параметры воздействия ударно-волнового импульса на стенку. Наличие экранирующего слоя привело к повышению давления отражения от стенки по сравнению с отражением ударной волны в чистом газе. Выполнен анализ влияния релаксационных свойств слоя газовзвеси при изменении размеров частиц от 1 до 8 мкм. Для достаточно мелких частиц 1 мкм и принятых масштабов задачи неравновесное решение хорошо воспроизводит ударно-волновую структуру и соответствует асимптотике. С увеличением размеров дисперсных включений возрастают пространственные зоны релаксации, сглаживающие профили параметров. Погрешность расчета скорости и других параметров для неравновесной газовзвеси с частицами 1 мкм по сравнению с точным решением находится в интервале от 10–7 до 10–5. Обсуждение. Полученные результаты имеют прикладное значение при обосновании влияния примесей инертных частиц на динамическое нагружение конструкций. Аналитическое решение задачи может быть востребовано при тестировании различных численных схем.
Ключевые слова: точное решение, отражение, ударная волна, стенка, слой газовзвеси
Список литературы
Список литературы
- Rudinger G. Some properties of shock relaxation in gas flows carrying small particles // Physics of Fluids. 1964. V. 7. N 5. P. 658–663. https://doi.org/10.1063/1.1711265
- Sommerfeld M., Selzer M., Grönig H. Shock wave reflections in dusty-gas // Proc of the 15th International Symposium on Shock Waves and Shock Tubes. 1986. P. 683–689.
- Болдырева О.Ю., Губайдуллин А.А., Дудко Д.Н., Кутушев А.Г. Численное исследование передачи ударно-волновой нагрузки экранируемой плоской стенке через слой порошкообразной среды и разделяющий их воздушный зазор // Физика горения и взрыва. 2007. Т. 43. № 1. С. 132–142.
- Тукмаков Д.А. Численное исследование влияния свойств газовой составляющей взвеси твердых частиц на разлет сжатого объема газовзвеси в двухкомпонентной среде // Инженерно-физический журнал. 2020. Т. 93. № 2. С. 304–310.
- Садин Д.В., Давидчук В.А. Взаимодействие плоской ударной волны с областями различной формы и плотности в мелкодисперсной газовзвеси // Инженерно-физический журнал. 2020. Т. 93. № 2. С. 489–498.
- Волков К.Н., Емельянов В.Н., Ефремов А.В. Численное моделирование взаимодействия ударной волны с плотным слоем частиц // Инженерно-физический журнал. 2021. Т. 94. № 3. С. 658–667.
- Сидоркина С.И. О некоторых движениях аэрозоля // Доклады АН СССР. 1957. Т. 112. №3. С. 398–400.
- Арутюнян Г.М. Термогидродинамическая теория гетерогенных систем. М.: Физматлит, 1994. 272 с.
- Георгиевский П.Ю., Левин В.А., Сутырин О.Г. Фокусировка ударной волны при взаимодействии ударной волны с цилиндрическим облаком пыли // Письма в Журнал технической физики. 2016. Т. 42. № 18. С. 17–24.
- Арутюнян Г.М. Условия применимости результатов гидродинамики совершенного газа к дисперсным средам // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1979. № 1. С. 157–160.
- Иванов А.С., Козлов В.В., Садин Д.В. Нестационарное истечение двухфазной дисперсной среды из цилиндрического канала конечных размеров в атмосферу // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 1996. № 3. С. 60–66.
- Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1.М.: Наука, 1987.464 с.
- Ивандаев А.И., Кутушев А.Г., Рудаков Д.А. Численное исследование метания слоя порошка сжатым газом // Физика горения и взрыва. 1995. Т. 31. № 4. С. 63–70.
- Садин Д.В. О жесткости систем уравнений в частных производных, описывающих движения гетерогенных сред // Математическое моделирование. 2002. Т. 14.№ 11.С. 43–53.
- Рождественский Б.Л., Яненко Н.Н. Системы квазилинейных уравнений и их приложения к газовой динамике. М.: Наука, 1978. 688 с.
- Садин Д.В. Тестовые задачи динамики газовзвесей с использованием асимптотически точных решений // Математическое моделирование. 2022. Т. 34. № 12. С. 59–74. https://doi.org/10.20948/mm-2022-12-04
- Садин Д.В. Эффективная реализация гибридного метода крупных частиц // Математическое моделирование. 2022. Т. 34. № 4. С. 113–127. https://doi.org/10.20948/mm-2022-04-08
