Импульсное ударно-волновое воздействие на стенку с прилегающим к ней эллипсоидальным пузырем газа повышенной плотности

Автор: Олег Георгиевич Сутырин

Соавторы: А.Г. Сиренко

Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова

На основе уравнений Эйлера проведено численное моделирование взаимодействия ударной волны с эллипсоидальным газовым пузырем повышенной плотности вблизи твердой стенки в плоской и осесимметричной постановках. Применяется конечно-разностная схема Маккормака с монотонизатором Жмакина-Фурсенко. Описана газодинамика преломления падающей ударной волны и фокусировки поперечных и отражающихся от стенки скачков уплотнения. Показано, что наличие эллипсоидального пристеночного пузыря газа повышенной плотности многократно увеличивает импульсную нагрузку на стенку, оказываемую падающей на неё ударной волной. Обнаружено, что в зависимости от формы пузыря – параметра удлинения χ – реализуются качественно различные режимы течения, в которых фокусировка волны на оси симметрии происходит до или после начала отражения прошедшей по пузырю волны от стенки. Исследована сеточная сходимость различных мер импульсного ударно-волнового воздействия на стенку – пикового давления и интегральных импульсов избыточного давления – и определена их зависимость от формы пузыря. Импульс избыточного давления, в особенности при осреднении по небольшой области вблизи центра стенки, демонстрирует гораздо лучшую сеточную сходимость, чем пиковое давление. Наибольший импульс давления достигается для слегка сплюснутых в направлении движения ударной волны пузырей, обеспечивающих быстрое последовательное сжатие газа вблизи центра стенки в плоском и цилиндрическом скачках уплотнения.

Работа выполнена в НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-11-00307).