Гидродинамические неустойчивости…

 

Невмержицкий Н. В.

Гидродинамические неустойчивости и турбулентное перемешивание веществ. Лабораторное моделирование.

Под ред. доктора техн. наук А. Л. Михайлова. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2018

 

В книге изложены результаты лабораторного моделирования гидродинамических неустойчивостей Рэлея – Тейлора, Рихтмайера – Мешкова, Кельвина – Гельмгольца и вызванного ими турбулентного перемешивания в жидких и газовых средах. Особое внимание уделено технике моделирования неустойчивостей, вопросам влияния геометрических, реологических, кинематических и динамических параметров течения на процессы развития неустойчивостей, а также влияния турбулентности на эффективность передачи энергии в слоистых системах.
Книга рассчитана на инженерно-технических и научных работников, аспирантов и студентов, занимающихся проблемами физики высоких плотностей энергии.

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных обозначений и сокращений
Введение

Глава 1. Гидродинамические неустойчивости. Экспериментальные методы их исследования

1.1. Основные определения
1.2. Историческая справка
1.3. Инерциальный термоядерный синтез
1.4. Лабораторные методы исследований неустойчивостей и турбулентного перемешивания
1.4.1. Метод студней
1.4.2. Легкогазовые пушки
1.4.3. Ударные трубы
1.5. Лабораторные методы регистрации течения
1.5.1. Оптические макроскопические методы
1.5.2. Метод лазерного ножа (PIV-метод)
1.5.3. Электронно-оптический микроскопический метод
1.5.4. Метод лазерно-доплеровской анемометрии
1.5.5. Радиографические методы
1.5.6. Измерение давления в течении и ускорения жидкого слоя
1.6. Обработка результатов экспериментов. Погрешности измерений
1.6.1. Оцифровка изображений
1.6.2. Погрешности измерений

Глава 2. Неустойчивость Рэлея–Тейлора. Развитие возмущений

2.1. Развитие двумерных периодических возмущений
2.2. Влияние вязкости и поверхностного натяжения на развитие возмущений
2.3. Влияние прочности на развитие возмущений, критерии устойчивости. Метод возмущений
2.4. Влияние геометрии течения на развитие 2D-возмущений
2.5. Развитие многомодовых радиальных 2D-возмущений
2.6. Развитие локальных возмущений
2.6.1. Влияние начальной формы и способа образования локального возмущения на его развитие
2.6.2. Влияние начального размера локального возмущения на его развитие
2.6.3. Влияние прочности на развитие локальных возмущений
2.6.4. Влияние геометрии течения на развитие локальных возмущений
2.6.5. Развитие двумерного локального возмущения
2.7. Выводы по главе 2

Глава 3. Неустойчивость Рэлея –Тейлора. Развитие турбулентного перемешивания

3.1. Полуэмпирические модели турбулентности
3.2. Влияние вязкости на развитие турбулентного перемешивания
3.3. Влияние поверхностного натяжения на развитие перемешивания
3.4. Влияние величины ускорения на перемешивание жидкого слоя с газом
3.5. Перемешивание тонкого жидкого слоя с газом
3.6. Влияние ударно-волновых процессов на развитие перемешивания
3.7. Влияние изменения знака числа Атвуда на развитие перемешивания
3.8. Влияние геометрии течения на развитие зоны турбулентного перемешивания
3.9. Влияние турбулентного перемешивания на динамику жидкого слоя
3.9.1. Влияние турбулентного перемешивания на скорость движения слоя
3.9.2. Влияние турбулентного перемешивания на эффективность передачи энергии в слоистых системах
3.9.3. Влияние турбулентного перемешивания на сжатие контактирующего с ним газа
3.10. Развитие неустойчивости Рэлея – Тейлора на границе слоя сыпучей среды, ускоряемого сжатым газом
3.11. Выводы по главе 3

Глава 4. Неустойчивость Рихтмайера –Мешкова

4.1. Общие закономерности развития
4.1.1. Параметры потока за фронтом ударной волны в газах
4.1.2. Стадии развития Р-М неустойчивости
4.1.3. Рост зоны турбулентного перемешивания
4.2. Влияние турбулентного перемешивания на фронт ударной волны
4.2.1. Влияние переднего фронта ТП на фронт УВ
4.2.2. Условие влияния переднего фронта турбулентного перемешивания на фронт ударной волны
4.3. Взаимное влияние турбулентного перемешивания и ударной волны
4.4. Влияние сжимаемости газов на развитие локальных возмущений
4.4.1. Развитие двумерного возмущения в виде излома контактной границы
4.4.2. Развитие локального двумерного возмущения в форме паза и выступа треугольного профиля
4.4.3. Развитие локального возмущения в виде полусферической каверны
4.5. Влияние числа Маха ударной волны на рост зоны турбулентного перемешивания
4.5.1. Эксперименты без заданных начальных возмущений
4.5.2. Эксперименты с заданными трехмерными возмущениями
4.6. Выброс частиц со свободной поверхности ударно-нагруженных конденсированных материалов
4.6.1. Выброс частиц со свободной поверхности свинца и меди
4.6.2. Выброс частиц с поверхности ударно-нагруженной жидкости
4.6.3. Выброс частиц с поверхности металла в плотный газ
4.7. Выводы по главе 4

Глава 5. Неустойчивость Кельвина – Гельмгольца

5.1. Основные закономерности развития
5.2. Развитие турбулентного перемешивания на границе газ–жидкость под воздействием скользящей воздушной ударной волны
5.3. Диспергирование и испарение жидкости под действием ударной волны
5.4. Развитие турбулентного перемешивания на контактных границах газов в несимметричных течениях
5.5. Неустойчивость Кельвина –Гельмгольца в средах с прочностью
5.5.1. Влияние физико-механических свойств материалов на развитие возмущений
5.5.2. Развитие неустойчивости Кельвина – Гельмгольца на границе продукты взрыва–металл
5.6. Выводы по главе 5

Глава 6. Проектирование конструкций с учетом развития неустойчивостей

6.1. Принципы проектирования
6.2. Методы расчета гидродинамических неустойчивостей и турбулентности
6.3. Подавление развития неустойчивостей
6.3.1. Подавление развития неустойчивостей прочностью, вязкостью и низкой шероховатостью
6.3.2. Подавление развития неустойчивостей переходным слоем
6.3.3. Подавление развития турбулентного перемешивания твердыми включениями
6.3.4. Подавление развития неустойчивости Кельвина – Гельмгольца в металлах
6.3.5. Подавление процесса ударно-волнового пыления металла
6.4. Некоторые нерешенные проблемы в области исследования неустойчивостей и турбулентного перемешивания
Список литературы