Численное моделирование взаимодействия монодисперсной газовзвеси с ударной волной, движущейся под углом к границе разделения однородного газа и газовзвеси
Автор: Тукмаков Д.А.
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Моделирование, информатика и управление
Статья в выпуске: 2 т.27, 2024 года.
Бесплатный доступ
В данной работе на основе континуальной методики динамики неоднородных сред численно моделировалось взаимодействие ударной волны, распространяющейся из однородного газа, с газовзвесью. Несущая среда описывалась, как вязкий, сжимаемый теплопроводный газ. Система уравнений математической модели интегрировалась конечно-разностным методом. Рассматривались большие объемные содержания дисперсной фазы. Исследовано влияние межфазного взаимодействия на процесс распространения ударной волны.
Численное моделирование, многофазные среды, континуальная модель, газовзвеси, ударные волны
Короткий адрес: https://sciup.org/149146883
IDR: 149146883 | УДК: 501, | DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2024.2.3
Numerical modeling of the interaction of a monodisperse gas suspension with a shock wave moving at an angle to the separation boundary of a homogeneous gas and a gas suspension
The work is devoted to the study of the influence of the dispersed phase on the dynamics of gas suspensions during numerical modeling of the dynamics of gas suspensions. In this study, based on the continuum technique of dynamics of inhomogeneous media, the interaction of a shock wave propagating from a homogeneous gas with a gas suspension was numerically simulated. For each of the components of the mixture, a complete hydrodynamic system of equations of motion was solved, which included the equations of conservation of density, the equations of conservation of the spatial components of the momentum of the mixture components, and the equations of conservation of energy of the components. The carrier medium was described as a viscous, compressible heat-conducting gas. The mathematical model took into account interfacial heat transfer. The mathematical model also took into account the interphase exchange of momentum, which included the force of aerodynamic drag, the dynamic force of Archimedes and the force of added masses. The system of equations of the mathematical model was integrated using the finite difference method. To suppress numerical oscillations, a nonlinear correction scheme was used. Large volumetric contents of the dispersed phase were considered. The influence of interfacial interaction on the process of shock wave propagation has been studied.
Список литературы Численное моделирование взаимодействия монодисперсной газовзвеси с ударной волной, движущейся под углом к границе разделения однородного газа и газовзвеси
- Газопылевые структуры в окрестности рукавов спиральных галактик / В. В. Королев, И. Г. Коваленко, М. А. Безбородов, М. А. Еремин, В. В. Савин // Математическая физика и компьютерное моделирование. — 2022. — № 1 (25). — С. 49-68. — 001: http://dx.doi.Org/10.15688/mpcm.jvolsu.2022.1.4
- Гильфанов, А. К. Определение поля концентрации частиц в задаче аспирации аэрозоля в движущемся воздухе / А. К. Гильфанов, Ш. X. Зарипов // Механика жидкости и газа. — 2008. — № 4. — С. 71-81.
- Губайдуллин, Д. А. Отражение акустических волн, падающих под прямым углом на границу раздела двух многофракционных газовзвесей / Д. А. Губайдуллин, Е. А. Тере-гулова, Д. Д. Губайдуллина // Теплофизика высоких температур. — 2019. — № 3 (57). — С. 453-458. — 001: http://dx.doi.org/10.1134/S0040364419030049
- Дейч, М. Е. Газодинамика двухфазных сред / М. Е. Дейч, Г. А. Филиппов. — М.: Энергоиздат, 1981. — 472 с.
- Жилин, А. А. Применение схемы ТУ0 для расчета двухфазных течений с различными скоростями и давлениями компонентов / А. А. Жилин, А. В. Федоров // Математическое моделирование. — 2008. — № 1 (20). — С. 29-47. — 001: https://doi.org/10.1134/S2070048209010086
- Кутушев, А. Г. Математическое моделирование волновых процессов в аэродисперсных и порошкообразных средах / А. Г. Кутушев. — СПб.: Недра, 2003. — 284 с.
- Ландау, Л. Д. Теоретическая физика. Гидродинамика / Л. Д. Ландау, Е. В. Лифшиц. — М.: Наука, 1986. — 736 с.
- Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский. — М.: Дрофа, 2003. — 784 с.
- Музафаров, И. Ф. Применение компактных разностных схем к исследованию нестационарных течений сжимаемого газа / И. Ф. Музафаров, С. В. Утюжников // Математическое моделирование. — 1993. — № 3 (5). — C. 74-83.
- Нигматулин, Р. И. Основы механики гетерогенных сред / Р. И. Нигматулин. — М.: Наука, 1978. — 336 с.
- Тропин, Д. А. Физико-математическое моделирование ослабления гомогенных и гетерогенных детонационных волн облаками капель воды / Д. А. Тропин, С. А. Лаврук // Физика горения и взрыва. — 2022. — № 3 (58). — C. 80-90. — DOI: https://doi.org/10.15372/FGV20220308
- Тукмаков А.Л. Программа для ЭВМ «Программный код для моделирования динамики однородных и дисперсных сред явным методом Мак-Кормака в обобщенных криволинейных координатах (2D)»: Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2018616542. Заявка №2018616542 от 19.06.2018. Дата гос. регистрации в Реестре программ для ЭВМ 02.08.2018. / А.Л. Тукмаков (Россия)
- Тукмаков, А. Л. Динамика заряженной газовзвеси с начальным пространственно неравномерным распределением средней плотности дисперсной фазы при переходе к равновесному состоянию / А. Л. Тукмаков, Д. А. Тукмаков // Теплофизика высоких температур. — 2017. — № 4 (55). — C. 509-512. — DOI: http://dx.doi.org/10.7868/S004036441703022X
- Тукмаков, Д. А. Численное моделирование взаимодействия газовзвеси с ударной волной континуальными математическими моделями с идеальной и диссипативными несущими средами / Д. А. Тукмаков // Вестник ЮУрГУ. Вычислительная математика и информатика. — 2022. — № 4 (11). — C. 67-87. — DOI: http://dx.doi.org/10.7868/S004036441703022X
- Тукмаков, Д. А. Исследование сеточной сходимости явного метода Мак-Кормака, примененного к моделированию течения электрически заряженного аэрозоля, вызванного движением дисперсных частиц под действием внутреннего электрического поля / Д. А. Тукмаков // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-Математика. — 2021. — № 1. — C. 39-53. — DOI: http://dx.doi.org/10.18384/2310-7251-2021-1-39-53
- Тукмаков, Д. А. Численное моделирование колебаний вязкого газа с дисперсными включениями с частотой первого линейного резонанса в закрытом канале / Д. А. Тукмаков // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. — 2022. — № 3 (63). — C. 58-71. — DOI: http://dx.doi.org/10.21685/2072-3040-2022-3-6
- Тукмаков, Д. А. Сопоставление численных расчетов континуальной математической модели динамики монодисперсного аэрозоля в акустическом резонаторе — закрытой трубе с физическим экспериментом / Д. А. Тукмаков // Вестник Омского университета. — 2022. — № 2 (27). — C. 40-46. — DOI: http://dx.doi.org/10.24147/1812-3996.2022
- Ударно-волновые процессы в двухкомпонентных и двухфазных средах / C. П. Киселев, Г. А. Руев, А. П. Трунев, В. М. Фомин, М. Ш. Шавалеев. — Новосибирск: Наука, 1992. — 261 с.
- Федоров, А. В. Волновые процессы в газовзвесях частиц металлов / А. В. Федоров, В. М. Фомин, Т. А. Хмель. — Новосибирск: Параллель, 2015. — 301 с.
- Флетчер, К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. Т. 2 / К. Флетчер. — М.: Мир, 1991. — 551 с.
- Deledkque, V. An Exa^ Riemann Solver for Compressible Two-Phase Flow Models Containing Non-Conservative Produis / V. Deledkque, M. Papalexandris // Journal of Computational Phystes. — 2007. — № 1 (222). — P. 217-245. — DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2006.07.025
- Huang, Z. On the Interactions Between a Propagating Shock Wave and Evaporating Water Droplets / Z. Huang, H. Zhang // Physics of Fluids. - 2020. - № 12 (32). - Article ID: 106282. - DOI: http://dx.doi.org/10.1063/5.0035968
