Preview

Российский технологический журнал

Расширенный поиск

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ВИХРЕВЫХ СТРУКТУР В СВЕРХЗВУКОВОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ

https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-5-45-54

Полный текст:

Аннотация

Методами математического моделирования изучена эволюция вихревых структур, перемещающихся в газе за фронтом ударной волны. Сама ударная волна задается с помощью соотношений Гюгонио, которые позволяют определить параметры газа за фронтом ударной волны по заданному числу Маха и значениям газодинамических параметров перед скачком давления. Предложен параллельный алгоритм и модернизирована программа для решения двумерных уравнений газовой динамики. Выполнены численные расчеты, моделирующие взаимодействие ударной волны, как падающей, так и отраженной, с областью, занятой вихрями различной конфигурации (уединенный вихрь, два разнонаправленных вихря). Представлены результаты тестовых решений на параллельном суперкомпьютере с использованием различного числа процессоров. Показано, что при использовании 40 процессоров удается сократить время расчета примерно в 30 раз. Газодинамические параметры на момент времени t=0 заданы по закону Бернулли. Показано удовлетворительное совпадение результатов расчетов, моделирующих развитие сложных вихревых структур и выполненных по разным методикам. Рассмотрена возможность проведения натурных экспериментов на ударных трубах или с помощью лазерной ударной трубы. Подобные исследования позволили бы сравнить экспериментальные данные с результатами численных расчетов и на их основе развить более совершенные модели турбулентных движений.

Об авторах

И. Г. Лебо
МИРЭА - Российский технологический университет
Россия


А. И. Симаков
МИРЭА - Российский технологический университет
Россия


Список литературы

1. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. М.: Наука-Физматлит, 1997. 316 с.

2. Лебо И.Г., Акжолов М.Ж. Моделирование взаимодействия ударной волны с вихревыми структурами в газе // Вестник МГТУ МИРЭА. 2015. № 2(7). С. 240-250.

3. Мадера А.Г., Акжолов М.Ж., Лебо И.Г. Моделирование развития процессов «конвекция плюс теплопроводность» в воздухе вблизи процессора // Труды НИИСИ РАН. 2013. Т. 3. № 1. С. 90-93.

4. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982. 391 с.

5. Лебо И.Г., Тишкин В.Ф. Исследование гидродинамической неустойчивости в задачах лазерного термоядерного синтеза. М.: Физматлит, 2006. 304 с.

6. Harten A. On a class of high resolution total-variation-stable finite-difference schemes // SIAM J. Numeric Anal. 1984. V. 21. № 1. P. 1-23.

7. Вязников К.В., Тишкин В.Ф., Фаворский А.П. Построение монотонных разностных схем повышенного порядка аппроксимации для систем уравнений гиперболического типа // Математическое моделирование. 1989. Т. 1. № 5. С. 95-120.

8. Ладонкина М.Е. Численное моделирование турбулентного перемешивания с использованием высокопроизводительных систем: дис. … канд. физ.-мат. наук: Москва, 2005. 157 с.

9. Основы газовой динамики / Ред. Г. Эммонс: Пер. с анг. В.В. Белого [и др.] / Под ред. Г.И. Баренблатта и Г.Г. Черного. М.: Изд-во иностр. лит., 1963. 704 с.

10. Дмитриев О.А., Кривец В.В., Лебо И.Г., Симаков А.И., Титов С.Н., Чеботарева Е.И. Моделирование развития гидродинамической неустойчивости при прохождении волны сжатия через контактную поверхность двух газов // Математическое моделирование. 2013. Т. 25. № 8. С. 22-32.

11. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. 687 с.

12. Акжолов М.Ж., Дмитриев О.А., Лебо И.Г., Мадера А.Г. Сравнение расчетов распространения ударных волн в газах, выполненные по программам ENS и NUT_2D // Труды НИИСИ РАН. 2014. Т. 4. № 1. С. 58-61.

13. Головизнин В.М., Карабасов С.А., Кондаков В.Г. Обобщение схемы КАБАРЕ на двумерные ортогональные сетки // Математическое моделирование. 2013. Т. 25. № 7. С. 103-136.

14. Зворыкин В.Д., Лебо И.Г. Применение мощного KrF-лазера для исследования сверхзвуковых течений газа и развития гидродинамических неустойчивостей в слоистых средах // Квантовая электроника. 2000. Т. 30. № 6. С. 540-544.


Для цитирования:


Лебо И.Г., Симаков А.И. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ВИХРЕВЫХ СТРУКТУР В СВЕРХЗВУКОВОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ. Российский технологический журнал. 2018;6(5):45-54. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-5-45-54

For citation:


Lebo I.G., Simakov A.I. MODELING THE EVOLUTION OF WHIRL STRUCTURES IN A SUPERSONIC GAS STREAM. Russian Technological Journal. 2018;6(5):45-54. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-5-45-54

Просмотров: 51


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-316X (Online)