Тесты для гидрокодов… том 2

 

Янилкин Ю. В. и др.

Тесты для гидрокодов, моделирующих ударноволновые течения в многокомпонентных средах. Том 2: Упругопластика, детонация, теплопроводность, турбулентность, магнитная гидродинамика

Учебное пособие: в 2 т. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2018

 

Книга представляет собой сборник задач для тестирования гидрокодов, предназначенных для моделирования широкого класса ударноволновых течений многокомпонентной среды. Рассматриваются следующие области физики: газодинамика, упругопластика, разрушение материалов, детонация и горение взрывчатых веществ, теплопроводность, турбулентное перемешивание и магнитная гидродинамика. Для большинства задач приводятся примеры их моделирования по коду ЭГИДА, в приложении дается краткое описание разностных схем кода.
Сборник предназначен для научных работников, занимающихся разработкой разностных схем, гидрокодов и их тестированием, а также моделированием различных задач по известным кодам. Кроме того, он может быть полезен при обучении студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных обозначений и сокращений
Введение

Глава 3. Упругопластические задачи

Вводная часть
3.1. Упругие задачи
3.1.1. Сферическая задача Блэйка
3.1.2. Цилиндрическая задача Блэйка
3.1.3. Задача Бахраха и Ковалева. Развитие возмущений ускоряемой границы раздела упругого тела и жидкости
3.1.4. Первая задача Краюхина. Распространение продольной волны в неограниченной среде, тонкой пластине и тонком стержне при продольном ударе
3.1.5. Вторая задача Краюхина. Нагружение системы упругих элементов импульсом давления или ударником
3.1.6. Задача Симонова. Свободные колебания тонкой сферической оболочки
3.2. Упругопластические задачи
3.2.1. Сферическая задача Верни
3.2.2. Цилиндрическая задача Верни
3.2.3. Задача Свидинского
3.2.4. Задача Тейлора. Удар стержня по жесткой преграде
3.3. Задачи с разрушением и фрагментацией материалов
3.3.1. Бронепробитие танталовым ударником стальной мишени
3.3.2. Бронепробитие стальным ударником стальной мишени
3.3.3. Фрагментация при соударении стальной сферы с преградой
3.4. Примеры моделирования по коду ЭГИДА
3.4.1. Задача Блэйка
3.4.2. Задача Бахраха и Ковалева
3.4.3. Первая задача Краюхина
3.4.4. Вторая задача Краюхина
3.4.5. Сферическая задача Верни
3.4.6. Задача Свидинского
3.4.7. Задача Тейлора
3.4.8. Бронепробитие танталовым ударником мишени
3.4.9. Бронепробитие стальным ударником стальной мишени
3.4.10. Фрагментация при соударении сферы с преградой

Глава 4. Детонация и горение взрывчатых веществ

Вводная часть
4.1. Нормальная детонация
4.1.1. Выход детонационной волны из плоского канала в расширяющееся пространство
4.1.2. Нормальная детонация в ВВ со сферической границей при одноточечном инициировании
4.2. Расчеты с использованием кинетик горения
4.2.1. Распространение плоской детонационной волны
4.2.2. Распространение плоской детонационной волны на большом количестве ячеек
4.2.3. Разлет продуктов взрыва при инициировании ВВ у свободного конца заряда
4.2.4. Возбуждение детонации в ВВ
4.2.5. Затухание детонации при выходе УВ в область предварительно сжатого ВВ
4.2.6. Возбуждение детонации при ударе цилиндрическим ударником по ВВ
4.3. Примеры моделирования задач по коду ЭГИДА
4.3.1. Выход плоской волны нормальной детонации из канала в расширяющееся пространство
4.3.2. Нормальная детонация в ВВ со сферической границей при одноточечном инициировании
4.3.3. Распространение плоской детонационной волны
4.3.4. Распространение плоской детонационной волны на большом количестве ячеек
4.3.5. Разлет продуктов взрыва при инициировании ВВ у свободного конца заряда
4.3.6. Возбуждение детонации в ВВ
4.3.7. Затухание детонации при выходе УВ в область предварительно сжатого ВВ

Глава 5. Теплопроводность

Вводная часть
5.1. Теплопроводность в однородной среде
5.1.1. Задача об остывании бесконечного бруса квадратного сечения
5.1.2. Плоская бегущая волна
5.1.3. Тепловая волна от мгновенного нитевого источника
5.2. Теплопроводность в неоднородной среде
5.2.1. Первая задача Мореля
5.2.2. Вторая задача Мореля
5.2.3. Сферическая задача о прогреве твердой оболочки горячим газом
5.2.4. Задача Бондаренко о распространении тепловой волны в трехслойной системе под углом к границе вещества
5.2.5. Сферический аналог задачи о фотосфере
5.3. Примеры моделирования по коду ЭГИДА
5.3.1. Задача о распространении одномерного синусоидального профиля тепла
5.3.2. Плоская бегущая волна
5.3.3. Первая задача Мореля
5.3.4. Вторая задача Мореля
5.3.5. Сферическая задача о прогреве твердой оболочки горячим газом
5.3.6. Задача Бондаренко о распространении тепловой волны в трехслойной системе под углом к границе вещества
5.3.7. Сферический аналог задачи о фотосфере

Глава 6. Турбулентное перемешивание. Вводная часть

6.1. Детерминированные по начальным данным неустойчивые течения
6.1.1. Вихрь Тэйлора–Грина
6.1.2. Развитие неустойчивости Рихтмайера–Мешкова
6.2. Турбулентные течения
6.2.1. Турбулентное перемешивание легкого слоя жидкости в поле тяжести
6.2.2. Формирование плавучей струи в поле тяжести
6.2.3. Гравитационное турбулентное перемешивание
6.2.4. Сдвиговое турбулентное перемешивание
6.2.5. Эволюция турбулентности при однородном сжатии турбулизованной зоны
6.2.6. Цилиндрический опыт Мешкова
6.2.7. Турбулентное перемешивание в трехслойных газовых системах
6.3. Примеры моделирования по коду ЭГИДА
6.3.1. Вихрь Тэйлора–Грина
6.3.2. Турбулентное перемешивание легкого слоя жидкости в поле тяжести
6.3.3. Формирование плавучей струи
6.3.3.1. 2D расчеты с k-ε моделью турбулентности
6.3.3.2. 3D расчет
6.3.4. Гравитационное турбулентное перемешивание
6.3.5. Сдвиговое турбулентное перемешивание
6.3.6. Эволюция турбулентности при однородном сжатии турбулизованной зоны
6.3.7. Цилиндрический опыт Мешкова
6.3.8. Турбулентное перемешивание в трехслойных газовых системах

Глава 7. Магнитная гидродинамика

Вводная часть
7.1. Задачи идеальной магнитной гидродинамики
7.1.1. Стационарные ударные и вращательные волны в магнитной гидродинамике
7.1.2. Гладкая альфвеновская волна вращения
7.1.3. Задача Римана для МГД уравнений. Тест Dai & Woodward
7.1.4. Задача Римана для МГД уравнений. Тест Brio & Wu
7.1.5. Гравитационное развитие малых 2D возмущений в однородном магнитном поле
7.1.6. Адвекция кольцевого источника магнитного поля
7.1.7. Точечный взрыв в однородной проводящей атмосфере
7.1.8. Вихрь Орзага – Танга
7.1.9. Двумерный МГД-вихрь
7.1.10. Тест 2D MHD Blast Wave
7.2. Задачи неидеальной магнитной гидродинамики
7.2.1. Плоская диффузионная волна с учетом эффекта Холла
7.2.2. Автомодельная задача о движении плоского поршня в теплопроводном проводящем газе
7.2.3. Диффузия магнитного поля в неподвижный плоский слой плазмы с учетом джоулева нагрева и его влияния на коэффициенты диффузии и теплопроводности
7.2.4. Точечный взрыв в идеально-непроводящей атмосфере
7.2.5. Диффузия магнитного поля в сферическое облако плазмы
7.3. Примеры моделирования по коду ЭГИДА
7.3.1. Стационарные ударные и вращательные волны в магнитной гидродинамике
7.3.2. Гладкая альфвеновская волна вращения
7.3.3. Задача Римана для МГД уравнений. Тест Dai & Woodward
7.3.4. Задача Римана для МГД уравнений. Тест Brio & Wu
7.3.5. Гравитационное развитие малых 2D возмущений в однородном магнитном поле
7.3.6. Адвекция кольцевого источника магнитного поля
7.3.7. Сильный взрыв в однородной проводящей атмосфере
7.3.8. Двумерный МГД-вихрь
7.3.9. Тест 2D MHD Blast Wave
7.3.10. Плоская диффузионная волна с учетом эффекта Холла
7.3.11. Диффузия магнитного поля в неподвижный плоский слой плазмы с учетом джоулева нагрева и его влияния на коэффициенты диффузии и теплопроводности
7.3.12. Диффузия магнитного поля в сферическое облако плазмы в отсутствии эффекта Холла

Приложения

П.3. Аппроксимация уравнений упругопластики
П.3.1. Исходные уравнения лагранжевой многокомпонентной упругопластики
П.3.2. Аппроксимация уравнений на лагранжевом этапе
П.3.3. Аппроксимация уравнений на эйлеровом этапе
П.3.4. Модель термопластичности Джонсона–Кука
П.3.5. Упруговязкопластическая модель деформирования Глушака и др.
П.3.6. Кинетическая модель разрушения Канеля и др.
П.3.7. Уравнения состояния
П.4. Аппроксимация уравнений детонации и горения ВВ
П.4.1. Контроль скорости распространения детонационной волны
П.4.2. Кинетика Аррениуса
П.4.3. Кинетика Морозова–Карпенко (МК)
П.4.4. Уравнение состояния Зубарева
П.5. Аппроксимация уравнения теплопроводности
П.5.1. Аппроксимация уравнения теплопроводности для средней энергии
П.5.2. Расчет смешанных ячеек
П.6. Уравнения k-ε модели
П.7. Аппроксимация МГД уравнений
П.8. Некоторые сведения о МГД течениях. Стационарные ударные и вращательные магнитные волны
Список литературы