Распространение ударных волн в неоднородных газовых средах

• Автор: Сутырин, Олег Георгиевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Обзор публикаций по теме диссертации
2. Постановка задачи и методика расчета
2.1. Постановка задачи в декартовой и цилиндрической системах координат
2.2. Верификация метода
2.3. Локальное измельчение расчетной сетки
3. Взаимодействие ударной волны с четвертью пространства, занятой
газом повышенной или пониженной плотности
3.1. Постановка задачи и регулярные режимы преломления
3.2. Нерегулярное преломление скачка на «легком» газе
3.3. Оценка основных параметров течения
3.4. Нерегулярное преломление скачка на «тяжелом» газе
4. Взаимодействие ударной волны с узким слоем или каналом повышенной или пониженной плотности
4.1. Постановка задачи и регулярные режимы преломления
4.2. Нерегулярное преломление скачка на «легком» слое
4.3. Нерегулярное преломление скачка на «тяжелом» слое
5. Взаимодействие ударной волны с клиновидной областью газа повышенной или пониженной плотности
5.1. Постановка задачи и регулярные режимы преломления
5.2. Нерегулярное преломление скачка на «легком симметричном клине»
5.3. Нерегулярное преломление скачка на «тяжелом симметричном клине»
5.4. Нерегулярное преломление скачка на несимметричном «легком клине»
6. Взаимодействие ударной волны с эллипсоидальной областью газа
повышенной или пониженной плотности
6.1. Постановка задачи и регулярные режимы преломления
6.2. Нерегулярное преломление скачка на «горячем эллипсоиде»
6.3. Нерегулярное преломление скачка на «холодном эллипсоиде»
Заключение
Список литературы

Введение
Многим физическим явлениям, связанным с движением газов и других сред, сопутствует формирование и взаимодействие ударных волн. Такие явления имеют широкое распространение в природе и технике, что обуславливает необходимость исследований ударно-волновых процессов. Одним из важнейших направлений исследований является изучение взаимодействия ударных волн с неоднородностями среды различного характера: областями повышенной температуры, границами раздела сред, пылевыми облаками и другими. Примеры таких неоднородностей встречаются в задачах о прохождении отраженной от поверхности земли ударной волны через облако ядерного взрыва, отражении подводной взрывной волны от поверхности океана, взрыве в пузырьковой жидкости, прохождении ударной волны по запыленной шахте.
Наличие неоднородностей перед ударной волной может приводить к качественным изменениям в ходе течения, включая такие явления как искривление фронта волны, формирование новых ударных волн, высоконапорных струй и крупномасштабных вихрей, отрыв пограничных слоев, кумуляция струй и ударных волн. Известным эффектом является формирование предвестника -крупномасштабной ударно-волновой структуры, опережающей основной фронт волны - при распространении ударной волны вдоль узкого слоя газа повышенной температуры или пограничного слоя [1-42]. Если газ в слое имеет повышенную плотность или содержит частицы пыли, фронт волны искривляется назад и за ним формируется развитое вихревое течение с переходом частиц во взвешенное состояние [43-46]. Взаимодействие косой ударной волны с границей раздела сред может привести к развитию сложных нестационарных ударноволновых конфигураций [47-59]. Прохождение ударной волны по среде, содержащей пузырь газа или каплю жидкости приводит к искривлению фронта волны, кумуляции скачков уплотнения и развитию множественных вихрей [60-
при числе узлов п расчетной сетки по соответствующей оси координат, равном 50 (рис. 2.4). При увеличении числа узлов численное решение быстро сходится к точному: на рис. 2.5 приведены решения для п -100, 200,500,1000.
Вторым параметром, влияющим на точность метода, является коэффициент 5 е[0,1], определяющий интенсивность процедуры монотонизации [94]. На рис. 2.6 приведены распределения плотности для п = 100, и £ = 0, 0.1, 0.2, 0.3 . Оптимальное значение 5 лежит в отрезке [0.1,0.2]: большие значения сильнее размазывают разрывы, не улучшая сглаживание осцилляций.
Рис. 2.6 Расчет на сетке в 100 узлов, 5 = 0,0.1,0.2,0.3.