Взаимодействие ударной волны с наклонным газовым клином пониженной плотности
Автор: Олег Георгиевич Сутырин
Соавторы: С.В. Малышев
Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова
На основе уравнений Эйлера численно моделируется автомодельная задача о взаимодействии ударной волны с «газовым клином» – областью газа пониженной плотности, ограниченной двумя лучами. Применяется конечно-объемный метод CWENO 3-го порядка аппроксимации на подробных динамических локально-адаптивных расчетных сетках.
На основе серии расчетов для фиксированной интенсивности ударной волны и отношения плотностей газов описана газодинамика течения, включающая косые скачки уплотнения, контактные и тангенциальные разрывы, трехударные конфигурации, высоконапорные струи и слоистые вихри. Основное внимание уделяется конфигурации сопряжения лидирующего скачка, формирующегося в результате взаимодействия исходной волны с передним краем газового клина, с косым скачком, соединяющим лидирующий скачок основной волной. Обнаружен переход от регулярного к маховскому режиму сопряжения лидирующего и косого скачков при увеличении угла наклона верхней грани газового клина.
С помощью численного решения соотношений Ренкина-Гюгонио построены ударные поляры Буземана для потоков газа в системах отсчета, связанных с точкой сопряжения лидирующего и косого скачков, а также с тройной точкой маховской конфигурации. Показано, что переход к маховскому режиму сопряжения скачков связан с изменением необходимого для согласования давлений и направлений потоков угла наклона прилегающего участка лидирующего скачка. Определено критическое значение угла наклона задней границы клина, при котором происходит переход к маховскому сопряжению.
Показано, что конфигурация сопряжения лидирующего и косого скачков геометрически совпадает с аналогичной конфигурацией в известной задаче о взаимодействии ударной волны с наклонной границей раздела газов типа «fast-slow» при условии правильного подбора числа Маха волны и отношения плотностей газов.
Работа выполнена в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова (тема АААА-А19-119012990113-1).
