Численное исследование взаимодействия воздушных ударных волн с преградой, экранированной пористым слоем

• Автор: Дудко, Дина Николаевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГЛАВА I. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ ПО УДАРНО-ВОЛНОВОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ НА ПРЕГРАДЫ, ЭКРАНИРОВАННЫЕ ПОРИСТЫМ СЛОЕМ
ГЛАВА II. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С
ПРЕГРАДАМИ ВОЛН В ГАЗОНАСЫЩЕННОЙ
ПОРИСТОЙ СРЕДЕ
1. Уравнения механики многофазных сред для описания
газонасыщенных пористых сред
2. Конечно-разностная аппроксимация системы уравнений
газонасыщенных пористых сред
3. Отражение ударной волны типа «ступенька» от жесткой
стенки, покрытой слоем пористого материала
4. Отражение ударной волны от твердой стенки, покрытой
пористым слоем с учетом трения частиц о боковые
стенки трубы
5. Отражение импульсного возмущения от жесткой стенки,
покрытой слоем пористого материала
ГЛАВА III. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С
ПРЕГРАДАМИ ЛИНЕЙНЫХ ВОЛН В НАСЫЩЕННОЙ ПОРИСТОЙ СРЕДЕ
1. Система линейных уравнений
2. Условия на границах раздела сред
3. Численные результаты
ГЛАВА IV. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАЧИ
УДАРНО-ВОЛНОВОЙ НАГРУЗКИ ЭКРАНИРУЕМОЙ ПЛОСКОЙ СТЕНКЕ ЧЕРЕЗ СЛОЙ ПОРОШКООБРАЗНОЙ СРЕДЫ И РАЗДЕЛЯЮЩИЙ ИХ ВОЗДУШНЫЙ ЗАЗОР
1. Постановка задачи
2. Численные результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
а - радиус частицы или поры (м);
с, - теплоемкость при постоянном давлении (м2 /(с2 К)); с„ - теплоемкость при постоянном объеме (м2 /(с2 К));
£>у» - мгновенная скорость звука в скелете пористой среды (м/с);
Д. - замороженная скорость звука в скелете пористой среды (м/с);
Ер — динамический модуль упругости скелета пористой среды (Н/м2);
Ее• - статический модуль упругости скелета пористой среды (Н/м2);
Д - сила трения из-за вязкости, приходящаяся на единицу объема смеси (кг/( м2с2));
Д - сила присоединенных масс, приходящаяся на единицу объема смеси (кг/(м2с2));
Д - сила трения о боковые стенки ударной трубы (кг/(м2с2));
/ - характерный линейный макроскопический размер (м);
М-число Маха;
р1 - давление 1-той фазы (кг/(мс2));
<2 - интенсивность передачи тепла от _ртой к ьтой фазе в единице объема смеси (кг/(мс2));
Я - газовая постоянная (м2/(с2К));
Т - абсолютная температура (К);
I - время (с);
/го- время релаксации напряжений в скелете пористой среды (с); и - внутренняя энергия (м2/с2);
V, - массовая скорость 1-той фазы (м/с); а - пространственная координата (м); а] - объемная концентрация 1-той фазы; е" - деформация скелета пористой среды;

качественном согласии расчетного решения с экспериментальными данными. Количественные отличия имеют место для величин амплитуд колебаний полного напряжения при толщинах слоя h ~ 80 - 90 мм. В расчетах амплитуда и период колебаний определяются переотражениями волны от жесткой стенки и свободной поверхности, а затухание - диссипативными свойствами среды. Эти отличия могут быть связаны с недостаточно точным описанием процессов нагружения и разгрузки пористой среды используемой для численных расчетов моделью. В реальных средах, возможно, даже при небольших циклических нагрузках необходим учет пластических явлений, а также учет эффектов, связанных с уплотнением среды, изменением свойств среды в уплотненном состоянии, эффектов, вызванных неодномерностью процесса и других. Так, например, в работе Киселева С.П. (1998) при решении задачи об отражении ударной волны в пористом упругопластическом материале обнаружены такие режимы, при которых отраженная ударная волна не возникает вообще. В этом случае вся энергия падающей ударной волны переходит в тепловую за счет диссипации при вязком затекании пор.
Из сравнения периодов колебаний полного напряжения (период колебаний определяется временем прохождения волн сжатия и разрежения по пористому слою) видно, что в экспериментах колебания не такие регулярные, как в расчетах, и слабо выражены.
На рис.2.11 (а, б) приведено сопоставление численных результатов с экспериментальными данными van Dongen М.E.H., Smeets G.V.R., Hoeijmakers H.W.M., Smeulders D.M.J. (1995) по ударно-волновому воздействию на стенку, покрытую слоем твердой пены BPS-60 (р20 = 1682 кг/м3, аю = 0.983, й2о = 0.12 мм, И = 10 см, Dy, = 150 м/с, /2о = 0.01 мс, гт
0.1, М = 1.15(a); 1.29(6)). В эксперименте измерялись давление газа р и полное напряжение а на торце ударной трубы, а приведенное напряжение ст2.