Численное моделирование ударных волн в неравновесном химически активном газе
Автор: Храпов С.С.
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Моделирование, информатика и управление
Статья в выпуске: 1 т.27, 2024 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрена нелинейная динамика неустойчивых звуковых волн в неравновесном колебательно-возбужденном газе с учетом вязкости, теплопроводности, химических реакций и произвольных зависимостей времени релаксации, функций нагрева и охлаждения от плотности и температуры. Построена численная модель и разработан программный комплекс, основанный на газодинамических методах сквозного счета CSPH-TVD/MUSCL, для исследования линейной и нелинейной стадии развития акустической неустойчивости в неравновесном химически активном газе с различными моделями времени релаксации, нагрева и охлаждения. Численная модель обладает высоким пространственным разрешением и имеет второй порядок точности. Исследовано влияние химической активности в неравновесном колебательно-возбужденном газе на нелинейную динамику акустической неустойчивости. Показано, что учет химических реакций в неравновесном газе приводит к усилению акустической неустойчивости и в результате на конечной нелинейной стадии формируются ударно-волновые импульсы более высокой интенсивности и с большим пространственным масштабом. Исследована структура и устойчивость ударных волн (УВ) различной интенсивности. Показано, что ударные волны в неравновесном колебательно-возбужденном газе оказываются неустойчивыми, то есть за фронтом УВ происходит генерация неустойчивых возмущений, амплитуда которых с течением времени нарастает, достигая нелинейного насыщения.
Неравновесный газ, колебательная релаксация, химические реакции, ударные волны, численный метод csph-tvd, нелинейное акустическое уравнение
Короткий адрес: https://sciup.org/149145783
IDR: 149145783 | DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2024.1.6
Список литературы Численное моделирование ударных волн в неравновесном химически активном газе
- Динамика малых возмущений в неравновесном колебательно-возбужденном газе / С. С. Храпов, Г. С. Иванченко, В. П. Радченко, И. С. Маковеев // Математическая физика и компьютерное моделирование. — 2023. — Т. 26, № 4. — C. 83–105. — DOI: https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2023.4.7
- Макарян, В. Г. Структура слабых ударных волн в стационарно неравновесной среде / В. Г. Макарян, Н. Е. Молевич // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. — 2005. — Т. 3. — Article ID: http://chemphys.edu.ru/issues/2005-3/articles/84.
- Молевич, Н. Е. Автоволновой импульс в среде с дисбалансом между тепловыделением и теплоотводом при произвольной величине тепловой дисперсии / Н. Е. Молевич, Д. С. Рящиков // Письма в Журнал технической физики. — 2020. — Т. 46, № 7. — C. 637–640.
- Храпов, С. С. Газодинамические неустойчивости в неравновесной химически активной среде / С. С. Храпов // Математическая физика и компьютерное моделирование. — 2024. — Т. 27, № 1. — C. 26–44. — DOI: https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2024.1.3
- Храпов, С. С. Нелинейная динамика акустической неустойчивости в колебательно-возбужденном газе: влияние нагрева и охлаждения / С. С. Храпов // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. — 2023. — Т. 24, № 6. — Article ID: http://chemphys.edu.ru/issues/2023-24-6/articles/1059. — DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.24.6.1059
- Численное моделирование акустической неустойчивости в неравновесном колебательно-возбужденном газе / С. С. Храпов, Г. С. Иванченко, В. П. Радченко, А. В. Титов // Журнал технической физики. — 2023. — Т. 93, № 12. — C. 1727–1731.
- General nonlinear acoustical equation of relaxing media and its stationary solutions / N. E. Molevich, R. N. Galimov, V. G. Makaryan, D. I. Zavershinskiy // The Journal of the Acoustical Society of America. — 2013. — Vol. 133, № 5. — Article ID: 3555.
- Khrapov, S. S. Instability of sound waves in a nonequilibrium vibrational excited gas: linear dynamics / S. S. Khrapov. — Preprint ResearchGate. — Electronic text data. — Mode of access: https://www.researchgate.net/publication/374582690_Instability_of_sound_waves_in_a_nonequilibrium_vibrational_excited_gas_linear_dynamics?channel=doi&linkId=652580dac64260390bde9144&showFulltext=true. — Title from screen. — DOI: http://doi.org/10.13140/RG.2.2.18683.28965
- Makaryan, V. G. Stationary shock waves in nonequilibrium media / V. G. Makaryan, N. E. Molevich // Plasma Sources Science and Technology. — 2007. — Vol. 16, № 1. — P. 124–131.
- Zavershinskiy, D. I. Numerical simulations of evolution of weak disturbances in vibrationally excited gas / D. I. Zavershinskiy, V. G. Makaryan, N. E. Molevich // The Journal of the Acoustical Society of America. — 2013. — Vol. 133, iss. 5. — Article ID: 3328. — DOI: https://doi.org/10.1121/1.4805578
- Zavershinskiy, D. I. Overstability of acoustic waves in heat-releasing gaseous media / D. I. Zavershinskiy, N. E. Molevich, S. etal Belov // AIP Conference Proceedings. — 2020. — Vol. 2304, iss. 1. — Article ID: 020028. — DOI: https://doi.org/10.1063/5.0034849