Диссертация на тему "Численное моделирование усиления ударных волн в пузырьковых средах", скачать бесплатно автореферат по специальности 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Оглавление
Введение

Глава 1. Физикоматематическая постановка задачи динамики

ударных волн в пассивных пузырьковых системах

1. Основные уравнения

2. Численные методы решения

3. Реализация начальных и граничных условий

4. Законы сохранения энергии

5. Метод определения погрешности максимальной амплитуды 4 давления в области фокусировки

Глава 2. Взаимодействие плоской ударной волны со сферическим пузырьковым кластером

1. Фокусировка ударной волны сферическим кластером

2. Влияние исходных параметров задачи на значение максимальной амплитуды давления и размеры пятна фокусировки
3. Энергетические оценки для области фокусировки
4. Динамика формирования волн, излученных сферическим облаком пузырьков
5. Взаимодействие плоской ударной волны с двумя сферическими
пузырьковыми кластерами
Глава 3. Структура ударной волны, излученной тороидальным облаком пузырьков
1. Особенности структуры маховского диска
2. Маховское отражение, возникающее при схождении кольцевой ударной волны к оси симметрии
3. Влияние геометрических характеристик тороидального пузырькового кластера на кумулятивный эффект
Заключение
Литература

Расчеты проведены в двумерной лагранжевой прямоугольной системе координат на основе системы, состоящей из уравнений масс, числа пузырьков, импульсов и давления в пузырьках в односкоростном приближении. В. [] с использованием метода многомасштабных разложений построена модель двумерного взаимодействия ультразвука со звуком в пузырьковой жидкости. В.Е. Донцовым, В. Е. Накоряковым и В. В. Кузнецовым [-] в результате экспериментальных исследований динамики структуры импульсных возмущений в пористых средах, насыщенных пузырьками газа, подтверждено существование двух типов продольных волн - «быстрой» и «медленной». Показано, что процесс их формирования зависит от условий генерации возмущений на границе, а так же сжимаемости пористого скелета и насыщающей его жидкости (газа или газожидкостной смсси). В.Е. Донцовым, В. Масловым, В. Е. Накоряковым и Б. Исследовано влияние коэффициента присоединенной массы жидкости на скорость распространения волны, предложена модель, описывающая слабонелинейные волны в трехфазных суспензиях, и показано, что основным механизмом их затухания является теплообмен газа в пузырьках с окружающей жидкостью. Обнаружен и объяснен механизм образования осциллирующих уединенных волн — мультисолитонов в жидкости с пузырьками газа разных размеров (В. Г. Гасенко, В. Е. Донцов, В. Е. Накоряков, В. В. Кузнецов и П. Г. Марков, [-]). Влияние дробления пузырьков на эволюцию волны, механизмы их разрушения, столкновение уединенных волн умеренной интенсивности экспериментально исследованы в работах [-]. В работах В. К. Ксдринского, Ф. Н. Замараева и Ч. Мейдера [] для описания химических процессов в газе была использована биомолекулярная модель кинетики Тодеса []. Свое дальнейшее развитие модель получила в работах В. К. Ксдринского []. Модель, предложенная в [], использовалась далее в работах В. К. Кедринского, В. А. Вшивкова, Г. И. Дудниковой, Ю. И. Шохина для описания взаимодействия ударных волн и волн разрежения в пассивных [] и химически активных [-] пузырьковых средах в одномерной постановке. Сопоставление результатов расчетов и экспериментальных данных показало, что используемая модификация ИКВ - модели хорошо описывает волновые процессы как для пассивных, так и для химически активных пузырьковых сред. В качестве разностного метода использовалась явная схема с направленными разностями в прямолинейных, цилиндрических и сферических лагранжевых координатах. Проведено моделирование образца жидкого взрывчатого вещества, в котором обнаружена возможность инициирования волны пузырьковой детонации при взаимодействии последовательности ударных волн со свободной поверхностью образца, а также при столкновении волн разрежения, распространяющихся от его свободной границы. Данное явление объясняется наличием пульсаций за фронтом волны, которые имеют положительную фазу давления. В случае цилиндрической фокусировки ударных волн в химически активных пузырьковых средах [] эффект их усиления возрастает, что особенно проявляется в случае коротких ударных волн, когда пузырьковая детонация возбуждается за падающей волной. Часто проблемы создания различных типов генераторов высоких импульсных давлений не ограничиваются только требованиями кумуляции энергии, а ставят задачу о ее направленном излучении. Из всего широкого спектра публикаций в этой области упомянем исследования неодномерных ударных волн с осевой симметрией [-], в которых ^экспериментальные и теоретические постановки связаны с кольцевыми источниками ударных волн и коническими течениями. Внимание исследователей привлекла, в частности, работа [], где экспериментально исследована фокусировка на ось волны давления в воздухе, возникшей в результате высоковольтного разряда на поверхности разрядника тороидальной формы. Теоретические исследования, выполненные в рамках ССУ-модсли (модели Честера, Чизнелла, Уизема) для газа, показали, что эффекты неограниченной кумуляции возникают также при фокусировке кольцевых и конических ударных волн [-]. В [] отмечается, что скорость волны Маха (в пренебрежении диссипативными процессами) увеличивается относительно падающей волны в а~х раз, где а - половинный угол раствора конуса.

Название работы	Автор	Дата защиты
Метод анализа усталостной долговечности радиоэлектронной аппаратуры на основе математического моделирования термопрочностных процессов	Морозов Егор Александрович	2015
Упорядочение работ и распределение ресурсов в канонических системах "конвейер-сеть"	Власов, Валентин Сергеевич	2009
Математическое моделирование и исследование аналитическими и численными методами процессов распространения нелинейных волн в трубопроводах	Гребенников, Дмитрий Юрьевич	2006

Электронная библиотека диссертаций

Численное моделирование усиления ударных волн в пузырьковых средах