|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
РФФИ 16-31-00111 мол_а: Преломление и фокусировка ударных волн при распространении по неоднородным газовым средамНИР
Shock propagation, refraction and focusing in heterogeneous gaseous media
- Руководитель НИР: Сутырин О.Г.
- Участники НИР: Мануйлович И.С.
- Подразделение: 112 Лаборатория газодинамики взрыва и реагирующих систем
- Срок исполнения: 1 января 2016 г. - 31 декабря 2017 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): РФФИ 16-31-00111 мол_а
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116020310350-8
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Газовая динамика и теплообмен.
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 28.17.23 Моделирование физических процессов
- 30.17.33 Газовая динамика
-
Ключевые слова:
кумуляция, ударная волна, газовый пузырь, неоднородная среда, параллельные вычисления, газодинамика, суперкомпьютер, газодинамический предвестник, численное моделирование
parallel computing, shock wave, supercomputer, gasdynamics, gas bubble, heterogeneous media, cumulation, gasdynamic precursor -
Описание:
В природе и технике широко распространены механические явления, связанные с неоднородностью среды, а также неоднородностью силовых и тепловых воздействий на составляющие её компоненты. Описание и предсказание таких явлений и развитие перспективных технических решений предполагает в первую очередь решение фундаментальных задач в идеализированных постановках. В проекте предполагается в рамках модели нестационарных течений невязкого газа рассмотреть ряд фундаментальных задач о распространении ударных волн в неоднородных газовых средах. Для решения двумерных и трехмерных задач газовой динамики будет разработан оригинальный вычислительный комплекс, применены численные методы различного порядка аппроксимации и использованы вычислительные ресурсы ЭВМ с массовым параллелизмом, в том числе суперкомпьютера "Ломоносов" петафлопсной производительности.
-
Планируемые результаты:
Будет детально описано формирование газодинамического предвестника при взаимодействии ударной волны с узким плоским слоем или осесимметричным каналом газа пониженной плотности и изучен характер его роста на больших временных интервалах. Будет продолжено изучение процесса преломления и фокусировки ударных волн при взаимодействии с эллипсоидальными пузырями газа повышенной плотности в двумерной плоской и осесимметричной постановке. Будет уточнена классификация режимов преломления в зависимости от определяющих параметров задачи. Будет исследовано взаимодействие ударной волны с тонким трехмерным каналом прямоугольного и эллипсоидального сечения, заполненным газом пониженной или повышенной плотности. Будет описано влияние трехмерности формы канала на формирование и рост предвестника (для газа пониженной плотности) или формирование струи плотного газа за ударной волной (для газа повышенной плотности). Будут изучены трехмерные эффекты вихреобразования и фокусировки ударной волны при взаимодействии с газовыми пузырями повышенной или пониженной плотности. Будет описано влияние трехмерной формы пузыря на процесс фокусировки ударной волны.
- Добавил в систему: Сутырин Олег Георгиевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2016 г.-1 января 2017 г. | РФФИ 16-31-00111 мол_а: Преломление и фокусировка ударных волн при распространении по неоднородным газовым средам |
| Результаты этапа: Разработан программный комплекс для моделирования нестационарных двумерных течений газовых сред с ударными волнами с использованием массовых параллельных вычислений. Реализована возможность моделирования течений как однокомпонентных совершенных газов, так и многокомпонентных газовых смесей. Созданный программный код полностью оригинален, без использования сторонних разработок. Численно исследовано взаимодействие ударной волны с узким слоем (плоская задача) или тонким каналом (осесимметричная задача) газа пониженной плотности. Использование подробных расчетных сеток позволило детально описать газодинамическую картину течения. Основным элементом течения является «предвестник» - крупномасштабная клиновидная (в осесимметричном случае - конусовидная) ударно-волновая структура, опережающая фронт исходной волны. Предвестник содержит косые скачки уплотнения, преломленные тангенциальные разрывы и нестационарные высоконапорные газовые струи с центрированно-волновой внутренней структурой. Встречное движение высоконапорных струй (в осесимметричном случае - кумуляция единой кольцевой струи) приводит к формированию локальной области повышенного давления и плотности, а также вторичной сверхзвуковой струи газа, направленной вслед за фронтом предвестника. В осесимметричном случае область высокого давления и плотности неоднородна: максимальное давление достигается на оси симметрии, а плотность - в кольцевой области, опоясывающей ось симметрии на некотором расстоянии. Применение суперкомпьютера «Ломоносов» для проведения параллельных вычислений позволило исследовать поведение предвестника на больших временных интервалах. Показано, что высказанное ранее в литературе предположение о линейном характере роста предвестника выполняется только на ограниченном отрезке времени. Со временем течение внутри предвестника качественно меняется за счет двух процессов: «запирания потока» за счет столкновения вторичной сверхзвуковой струи с наклонными сдвиговыми слоями и развития на них неустойчивости Кельвина-Гельмгольца. Разрушение первоначальной внутренней структуры течения приводит к нелинейному уменьшению скорости роста. Механизм нарушения линейного роста предвестника одинаков для плоского слоя и узкого канала, однако при прочих равных в осесимметричном случае нелинейное замедление роста начинается раньше. Продолжено исследование фокусировки ударных волн при взаимодействии с эллипсоидальными пузырями газа повышенной плотности. Использование подробных расчетных сеток позволило уточнить полученную ранее классификацию режимов фокусировки волн - внутренних, внешних и переходных. Более точная классификация включает только два режима фокусировки - внутренний и внешний. Переходные режимы (гипотеза о существовании особых таких режимов ранее высказывалась на основе анализа недостаточно подробно разрешенных ударно-волновых конфигураций) в действительности являются близкими к границе пузыря реализациями внутренних и внешних режимов фокусировки. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".