| Popis: |
Раиса Хакимовна Болотнова, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, лаборатория ≪Механика многофазных систем≫, Институт механики им. Р.Р. Мавлютова УФИЦ РАН (г. Уфа, Российская Федерация), bolotnova@anrb.ru. Элина Фанилевна Гайнуллина, младший научный сотрудник, лаборатория ≪Механика многофазных систем≫, Институт механики им. Р.Р. Мавлютова УФИЦ РАН РАН (г. Уфа, Российская Федерация), elina.gef@yandex.ru. R.Kh. Bolotnova1, E.F. Gainullina1, 1Mavlyutov Institute of Mechanics UFRC RAS, Ufa, Russian Federation E-mails: bolotnova@anrb.ru, elina.gef@yandex.ru Численно исследована динамика сферической ударной волны, инициированной взрывом в центре трубы, содержащей газ и слой водной пены с объемным водосодержанием 0,2, расположенный около внутренней границы трубы. Система модельных уравнений водной пены включает законы сохранения массы, импульса, энергии каждой фазы и уравнение динамики водосодержания пены в однодавленческом, двухскоростном, двухтемпературном приближениях в трехмерной постановке и учитывает силы межфазного сопротивления и межфазный контактный теплообмен. Термодинамические свойства воздуха и воды, составляющих газокапельную смесь, описаны реалистическими уравнениями состояния. Численное решение поставленной задачи реализовано с использованием открытого программного комплекса OpenFOAM. Достоверность расчетов по предлагаемой модели подтверждена их согласованием с литературными экспериментальными данными. Для оценки эффективности пенной защиты решена аналогичная задача о распространении сферической ударной волны в воздухе при отсутствии пенного слоя. Показано, что наличие пенной преграды снижает скорость и амплитуду ударной волны, защищая стенки трубы от воздействия взрыва. The dynamics of the spherical shock wave initiated by an explosion in the center of the tube containing gas and layer of aqueous foam with the volumetric liquid fraction 0,2, located near the inner tube boundary, is studied numerically. The system of model equations of aqueous foam includes the laws of conservation of mass, momentum, energy of each phase and the equation for the dynamics of foam liquid fraction in a single-pressure, two-velocity, two-temperature approximations in a three-dimensional formulation and takes into account the interfacial drag forces and contact heat transfer. The thermodynamic properties of air and water are described by the realistic equations of state. The numerical solution of the problem is realized using the free software OpenFOAM. The reliability of calculations by the proposed model is confirmed by their agreement with literary experimental data. To assess the effectiveness of foam protection, the similar problem was solved about the spherical shock wave propagation in air in the absence of the foam layer. It is shown that the presence of the foam barrier reduces the velocity and amplitude of the shock wave, protecting the tube walls from the explosion impact. Исследования Болотновой Р.Х. поддержаны средствами госбюджета по госзаданию 0246–2019–0052, исследования Гайнуллиной Э.Ф. выполнены при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-31-90013. |
