Детонация горючей газовой смеси при фокусировке падающей на газовую неоднородность ударной волны

Автор: Олег Георгиевич Сутырин

Соавторы: П.Ю. Георгиевский, В.А. Левин

Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова

На основе уравнений Эйлера для совершенного газа с неоднородной молярной массой моделируется взаимодействие ударной волны в горючем газе с эллипсоидальным пузырем инертного газа повышенной плотности в двумерной постановке. Рассмотрены различные числа Маха M падающей волны и отношения длин полуосей пузыря. Для численного моделирования применяется конечно-объемный метод типа С.К. Годунова второго порядка аппроксимации, включающий HLLC-решатель локальных задач о распаде разрыва. Реакция горения газовой смеси моделируется с помощью двухстадийной кинетики Коробейникова-Левина.

Описаны различные режимы воспламенения смеси и показана их существенная зависимость как от интенсивности падающей волны, так и от формы пузыря. При достаточно больших числах Маха падающей волны инициирование горения смеси происходит непосредственно за счет разогрева в ударной волне. Для более слабых скачков воспламенение может происходить при отражении падающей ударной волны от границы раздела газов (рис. 1, слева), а для еще более слабых – в области фокусировки поперечных скачков вблизи подветренного полюса пузыря (рис. 1, справа).

Показано, что форма пузыря играет также важную роль, во многих случаях обеспечивая инициирование горения пузыря более слабой волной, или наоборот, отсутствие воспламенения по сравнению со сферическими пузырями.

Работа выполнена в НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова с использованием ресурсов суперкомпьютерного комплекса МГУ имени М.В. Ломоносова при частичной финансовой поддержке Совета по грантам президента РФ (МК-3012.2019.1) и Российского фонда фундаментальных исследований (18-01-00793).