Моделирование процессов взаимодействия ударных волн с гранулированными преградами в ударных трубах с учётом искусственной вязкости
Автор: Артем Александрович Лисицын
Организация: Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
В данной работе численными методами исследуются вопросы взаимодействия ударных волн с деформируемым гранулированным (песчаным) слоем при его сжатии и разгрузке. Результаты численных исследований сравниваются с экспериментальными данными [1]. Численная модель доработана с учётом искусственной вязкости. Для описания поведения грунта и газа используется схема Годунова, модифицированная в [2]. Грунт предполагается необратимо-деформируемой средой. Одномерная расчётная область состоит из двух подобластей: воздуха и песка. Рассмотрению подлежали случаи с отсутствующим песчаным слоем, слоем, размещённым вплотную и слоем, размещённым на некотором расстоянии от границы. Ударная труба [1] состояла из последовательно соединенных камеры высокого давления (КВД) длиной 1 м и камеры низкого давления (КНД) общей длиной 6.9 м. Между КВД и КНД находилась диафрагма, разрушающаяся в начальный момент времени. После разрушения диафрагмы и распада разрыва образуется ударная волна, распространяющаяся вправо в КНД и волна разрежения, распространяющаяся влево в область КВД, которая после отражения от левого торца ударной трубы догоняет фронт изначально распространяющейся вправо плоской ударной волны, формируя ударную волну с падающими параметрами за её фронтом. В боковой стенке КНД и на торце были установлены датчики давления G2 и G4. Сравнение результатов происходило с замеренными экспериментальными данными [1].
Осциллограммы давления в грунте полученные численно (сверху) и экспериментально (снизу)
Результаты численного моделирования газодинамических процессов и процессов сжатия песчаных слоев, опирающихся на торец камеры, в целом, соответствуют экспериментальным данным [1]. Для описания процессов разрушения и разлета гранулированной преграды требуется модификация используемых математических и численных моделей.
Работа выполнена при финансовой поддержке, РНФ проект №22-79-10076 и программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
1. Мирова О. А., Баженова Т. В., Голуб В. В., Влияние экрана из гранулированного материала на многократное отражение плоской ударной волны внутри замкнутого объема // ТВТ, 2020, том 58, выпуск 1, 144–147
2. Глазова Е.Г., Кочетков А.В., Численное моделирование взаимодействия деформируемых газопроницаемых пакетов сеток с ударными волнами // Прикладная механика и техническая физика. 2012. Т. 53. №3 (313). С. 11-19.
