Моделирование процессов взаимодействия ударных волн с гранулированными преградами в ударных трубах

Автор: Артем Александрович Лисицын

Организация: Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

В работе представлены результаты численного моделирования взаимодействие ударной волны, подобной взрывной, с деформируемой преградой в виде насыпного гранулированного слоя - песка, который находится на торце удлинённой ударной трубы [1,2]. Численные результаты получены с помощью пакета программ «Динамика-1». Для описания поведения грунта и газа используется схема Годунова, модифицированная в [3]. Грунт предполагается необратимо-деформируемой средой. Одномерная расчётная область состоит из двух подобластей: воздуха и песка. Область воздуха также разделена на две области: справа - области низкого давления (LPC), длиной 6 метров и слева - высокого давления, длиной 0.25 м (HPC). В начальный момент времени давление в HPC равно 15 атм., в LCP - 1 атм. Гранулированный слой толщиной 10 мм находится на правом торце LPC. HPC и LPC разделены диафрагмой, которая разрушается в начальный момент времени. В результате распада разрыва, образованная результирующая волна взаимодействует с грунтом, сжимает его, в песке начинают происходить волновые процессы из-за чего между жёсткой стенкой и нагруженной поверхностью песка происходят множественные отражения, показанные на рисунке. Происходит падение амплитуд волн с течением времени.

Сравнение численных и экспериментальных результатов показало, что амплитуда давления численных результатов в начальной фазе взаимодействия сильно завышена в сравнение с экспериментом: 18 атм. и 3 атм. соответственно. Связано это с тем, что численная модель не учитывает вязкостные процессы. В дальнейших исследованиях необходима доработка численной модели и учёт коэффициента вязкости. 

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 22-29-00672).

1. Мирова О. А., Котельников А. Л., Голуб В. В., Баженова Т. В., Паршиков А. Н., Влияние скорости разлета материала защитного песчаного экрана на ослабление импульса отраженной от него взрывной волны, ТВТ, 2016, том 54, выпуск 5, 761–766
2. Котельников А. Л., Мирова О. А., Голуб В. В., Баженова Т. В., Ленкевич Д. А., Исследование взаимодействия взрывной волны с разрушаемым экраном из гранулированного материала, ТВТ, 2014, том 52, выпуск 5, 739–745
3. 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.