Фокусировка и кумуляция при взаимодействии тел с газовыми неоднородностями в сверхзвуковом потоке
Автор: Павел Юрьевич Георгиевский
Соавторы: Георгиевский П.Ю., Левин В.А., Сутырин О.Г.
Организация: Научно-исследовательский институт механики МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва
Ранее в [1] для сверхзвукового обтекания затупленных тел был отмечен кумулятивный эффект возникновения аномальных пиковых всплесков давления и плотности в точке торможения при столкновении с газовыми неоднородностями пониженной плотности, локализованными в набегающем потоке. В [2] при исследовании взаимодействия падающих ударных волн с газовыми пузырями пониженной и повышенной плотности обнаружены эффекты фокусировки вторичных ударных волн в малом объеме на оси симметрии течения. В [3] показано, что при взаимодействии головной ударной волны с газовыми неоднородностями в набегающем на тело сверхзвуковом потоке именно эффекты фокусировки в ряде случаев могут приводить к формированию кумулятивных струй, оказывающих импульсное воздействие на поверхность тел.
В докладе изложены результаты цикла исследований сверхзвукового обтекания тел при наличии газовых неоднородностей различных типов в набегающем потоке. Численное моделирование выполнено на основе уравнений Эйлера для нестационарных течений идеального совершенного газа с осевой симметрией. В начальный момент времени (после установления стационарного сверхзвукового обтекания тела) в некоторой области набегающего потока перед головной ударной волной задаются либо области пониженной или повышенной плотности в виде газового пузыря (с резкими или размытыми границами), либо области повышенного давления, возникающие при мгновенном энерговкладе в области газового пузыря (с резкими или размытыми границами).
Обсуждаются эффекты фокусировки и кумуляции, которые реализуются в результате взаимодействия неоднородностей с головной ударной волной и ударным слоем за ней. Определяется импульсное воздействие на поверхность тела для различных случаев.
Исследования по неоднородностям плотности выполнены в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова, а по взрыву в набегающем потоке – в рамках проекта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-15-2024-543 от 24.04.2024).
1. Georgievskii P.Yu., Levin V. A. Unsteady Interaction of a Sphere with Atmospheric Temperature Inhomogeneity at Supersonic Speed // Fluid Dynamics. 1993. Vol. 28. No. 4. P. 568–574.
2. Georgievskiy P.Yu., Levin V.A., Sutyrin O.G. Interaction of a shock with elliptical gas bubbles // Shock Waves. 2015. Vol. 25. No. 4. P. 357–369.
3. Георгиевский П.Ю., Левин В.А., Сутырин О.Г. Фокусировка и кумуляция при взаимодействии ударных волн и движущихся со сверхзвуковой скоростью тел с газовыми пузырями // XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник трудов в 4 томах. Т. 2: Механика жидкости и газа. Уфа: РИЦ БашГУ, 2019. С.328-330.
