Механико-математический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова
Работа посвящена компьютерному моделированию погружения газового неоднородного сгустка в плотный слой нейтрального газа. Этот слой образуется при расширении области HII, находящейся в неоднородном облаке.
Считается, что одним из механизмов возникновения новых звездных объектов является сжатие уже существующих неоднородностей под действием излучения массивных звезд [2]. Особый интерес представляет возможность появления кумулятивных струй, которые могут служить индикаторами механики звездообразования, так как они формируются на внешней по отношению к центральной звезде стороне слоя.
Данная работа посвящена исследованию состава вещества возникающих кумулятивных струй. Важно отметить, что формирование струй возможно при вторжении именно неоднородного газового облака в слой и только при наличии ускорения [3]. При взаимодействии уплотнения с ускоряющимся слоем сначала образуется полость, которая затем за счёт сил Архимеда схлопывается, образуя кумулятивную струю.
В результате моделирования получено, что ядро облака оседает на дне образующейся полости, а менее плотные слои сгустка частично попадают в кумулятивную струю. Данные расчетов не только качественно согласуются с работами [1], [4], но и впервые количественно определяют массу вещества облака, оказавшегося в струе.
Исследование поля азимутальной завихренности подтверждает, что вихревые структуры переносятся вместе с веществом: отрицательная завихренность концентрируется в ядре, а положительная – в струе. В работе также рассмотрены особенности деформации облака при погружении его в слой при наличии самогравитации.
1. Краснобаев К.В. Перераспределение массы при проникании неоднородного уплотнения в ускоренно движущийся газовый слой // Прикладная математика и механика. 2024. Т. 88. № 6.
С. 828-838.
2. Deharveng L., Schuller F., Anderson L. D. et al. 2010. A&A. 523. A6.
3. Kotova G.Yu., Krasnobaev K.V. 2020. MINRAS. 792. 2229.
4. Kotova G.Yu., Krasnobaev K.V. Hydrodynamic instabilities in the models of the formation of young stellar objects // Fluid Dyn. 2022. Vol. 57. Suppl. 1. P. 26-34.
Никита Витальевич Белогривов
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.
Павел Юрьевич Георгиевский
Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия
Исследование взаимодействия ударных волн с препятствиями актуально для задач аэродина- мики и тестирования численных методов [1,2]. Целью работы является численное моделирование взаимодействия плоской ударной волны с выпуклым гладким телом в покоящемся газе.
Рассматривается задача набегания ударной волны на тело. Газ предполагается невязким и нетеплопроводным. Тело предполагается симметричным. При взаимодействии волны и тела возникает отражённая ударная волна.
Процесс моделируется системой уравнений Эйлера, которая решается численно с помощью схемы Мак-Кормака 2-го порядка точности [3]. Устойчивость счёта обеспечивается условием Куранта-Фридрихса-Леви [4]. На внешней границе параметры определяются приходом ударной волны. До волны газ покоится, за волной параметры рассчитываются по соотношениям Ранкина- Гюгонио. На поверхности тела реализуются условия непротекания.
В результате моделирования получены распределения давления, плотности и скорости. Полученные результаты соответствуют известным данным [1,2,3].
Виктория Алексеевна Гвоздева
