Моделирование турбулентного перемешивания…

 

Разин А. Н.

Моделирование турбулентного перемешивания в газовых слойках

Монография – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2020

 

В книге представлены результаты исследований по развитию неустойчивости и турбулентного перемешивания на контактных границах газовых слоек различающейся плотности.
Такие задачи возникают в исследованиях по физике высоких концентраций энергии, в частности, в задачах по управляемому термоядерному синтезу и ряде других научно-технических задач. Рассмотрено современное состояние исследований в данной области. Дано описание методов и программ, которые используются при проведении исследований. Обсуждаются проблемы математического моделирования задач, приведены новые экспериментальные данные по турбулентному перемешиванию на контактных границах трехслойных газовых систем, рассмотрены вопросы о структуре фронта ударной волны при ее взаимодействии с турбулентным полем однородного газа и смеси разноплотных газов. Предлагаются возможные направления дальнейших работ.
Книга предназначена для научных работников, занимающихся разработкой и обоснованием методов расчета газодинамических течений с учетом турбулентного перемешивания.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Современное состояние исследований в области турбулентного перемешивания
1.1. Три типа неустойчивостей
1.2. Экспериментальная информация
1.3. Методы расчета развития неустойчивости и ТП
1.4. Проблемы численного моделирования
1.5. Выводы

2. Методика расчета турбулентного перемешивания в одномерном приближении (методика ВИХРЬ)
2.1. Уравнения модели
2.2. Расщепление по физическим процессам
2.3. Уравнения газовой динамики
2.4. Расчет термодинамических функций
2.5. Расчет лучистой теплопроводности
2.6. Разностные схемы для уравнений ТП
2.7. Пакет программ ВИХРЬ
2.7.1. Основы организации
2.7.2. Сервисные возможности
2.8. Примеры расчетов газодинамических течений
2.8.1. Сферическая задача Ноха
2.8.2. Столкновение ударных волн разной интенсивности
2.9. Технология проведения расчетов ТП в одномерных течениях
2.9.1. Две модели для расчета развития неустойчивости
2.9.2. Инициализация ТП
2.9.3. О сходимости разностного решения уравнений ТП
2.9.3.1. Безударные течения
2.9.3.2. Течения с ударными волнами
2.9.4. Определение центра конечно-разностной ударной волны
2.10. Примеры расчетов ТП в модельных опытах
2.10.1. Смыкание зон ТП (опыт Е. Е. Мешкова в плоской геометрии)
2.10.2. Опыты Dimonte
2.10.3 Опыт Barre
2.10.4. Опыт Poggi
2.11. Выводы

3. Моделирование турбулентного перемешивания в двумерном приближении
3.1. Исходные уравнения
3.2. Обоснование двумерной методики
3.2.1. Аналитические решения уравнения диффузии
3.2.2. Взаимодействие ударной волны с наклонной контактной границей
3.2.3. Экспериментальные результаты
3.2.4. Прямое численное моделирование экспериментов
3.2.5. Расчеты экспериментов по модели Никифорова
3.3. Выводы

4. Направления дальнейших исследований
4.1. Экспериментальные исследования
4.2. Численное моделирование
4.3. Выводы
Заключение
Список литературы