ГИДРОДИНАМИКА ГАЗОВЫХ ПОЛОСТЕЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Main Article Content

В. Т. Чемодуров
С. Г. Ажермачев
Э. В. Литвинова

Аннотация

Изучаются вопросы защиты подводных объектов при помощи воздушных полостей цилиндрической формы. Основная проблема гидродинамики воздушных полостей – определение гидродинамических сил, возникающих на поверхности деформируемой системы и зависящих от ее формы и характера движения. Поэтому необходимо исследование движения самой деформируемой системы. Рассматривается деформируемый цилиндрический объект конечной длины как физическая модель реальной воздушной защиты объекта. Решена прямая задача гидродинамики, связанная с определением полей давления по заданному движению поверхности деформируемой системы. Полученный результат может быть использован для решения обратной задачи, связанной с определением движения поверхности деформируемой цилиндрической системы по заданному полю давления. С этой целью уравнения гидродинамики дополняются уравнениями движения деформируемой системы. Важным в данной задаче является определение присоединенных масс жидкости, которые характеризуют инерционное противодействие среды движению границ деформируемой системы. Причем это противодействие соответствует форме колебания поверхности системы. Выражение для коэффициентов присоединенных масс жидкости при колебании цилиндрической деформируемой системы конечной длины получено впервые.


Предмет исследования. Деформация газовой полости цилиндрической формы под воздействием ударной волны подводного взрыва.


Материалы и методы. Задача деформации газовой полости цилиндрической формы рассматривается впервые. Решение задачи гидродинамики выполнено аналитическими методами. Получены точные зависимости для прогнозирования полей давления в окружающей среде при колебании газовых полостей.


Результаты. Решена прямая задача гидродинамики, связанная с определением полей давления по заданному движению поверхности деформируемой системы. Полученный результат может быть использован для решения обратной задачи, связанной с определением движения поверхности деформируемой цилиндрической системы по заданному полю давления.


Выводы. Изучен случай, имеющий большое практическое значение, при котором граница полости в процессе своего движения сохраняет цилиндрическую форму. Уравнения движения границ выведены в нелинейном виде.

Article Details

Как цитировать
[1]
Чемодуров В.Т. ГИДРОДИНАМИКА ГАЗОВЫХ ПОЛОСТЕЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ [Электронный ресурс]/ В.Т. Чемодуров, С.Г. Ажермачев, Э.В. Литвинова // Строительство и техногенная безопасность. — 2024. — № 33(85). — c.61-72. — DOI: 10.29039/2413-1873-2024-33-61-72.
Выпуск
Раздел
Инженерное обеспечение

Библиографические ссылки

Коул Р. Подводные взрывы. М.: Иностранная литература, 1950. – 495 с.

Коробейников В.П., Христофоров Б.Д. Подводный взрыв // Итоги науки и техники. Сер. Гидромеханика. 1976. Т. 9. С. 54–119.

Фортов В.Е. Мощные ударные волны и экстремальное состояние вещества // УФН. 2007. Т. 177. № 4.С. 347–368.

Сидняев Н.И. Теоретические исследования гидродинамики при подводном взрыве точечного источника // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. Вып. 2. С. 1–21. http://engjournal.ru/catalog/appmath/hidden/614.html.

Igolkin Sergey I., Melker Alexander I. Structure of shock waves arising in underwater explosion // Materials Physics and Mechanics. 2014. Vol. 20. Pр. 142-147.

Igolkin Sergey I., Melker Alexander I. Molecular hydrodynamics of deep-water explosions // Materials Physics and Mechanics. 2014. Vol. 20. Pр. 159-174.

Сидняев Н.И., Шипилова О.А. Воздействие подводного взрыва на гидродинамику и характер распространения возмущений // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. Вып. 11. 9 с. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-11-1705.

Шарфарец Б.П. О динамике ударных волн в жидкости. Обзор // Научное приборостроение. 2016. Том 26. № 4. C. 43–54.

Федоров А.В., Федорова Н.Н., Фомин П.А., Вальгер С.А. Распространение взрывных процессов в неоднородных средах. Новосибирск: Параллель, 2016. 258 c.

Кобылкин И.Ф., Селиванов В.В., Соловьев В.С., Сысоев Н.Н. Ударные и детонационные волны. Методы исследования. М.: Физматлит, 2004. 376 с.

Кедринский В.К. Гидродинамика взрыва. Эксперимент и модели. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 435 с.

Физика взрыва. Т. 1 / Под ред. Л.П. Орленко. М.: Наука, 2004. 832 с.

Коробейников В.П., Христофоров Б.Д. Подводный взрыв // Итоги науки и техники. Сер. Гидромеханика. 1976. Т. 9. С. 54–119.

Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. 616 с.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 6. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.

Крайнов В.П. Нелинейные задачи гидродинамики. М.: МФТИ, 1996. 92 с.

Яковлев Ю.С. Гидродинамика взрыва. Ленинград: Судпромгиз, 1961. 313 с.

Замышляев Б.В., Яковлев Ю.С. Динамические нагрузки при подводном взрыве. Ленинград: Судостроение, 1967. 194 с.

Сычев А.И. Сильные ударные волны в пузырьковых средах // Журнал технической физики. 2010. Том 80.Вып. 6. С. 31–35.

Кузнецов В.В., Сафонов С.А. Особенности взаимодействия ударных волн с пузырьковыми экранами в жидкости // Динамика многофазных сред. Под редакцией В.М. Фомина, А.В. Федорова. 2015. Издательство: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (Новосибирск). С. 200–201.

Аганин А.А., Гусева Т.С. Удар струи по тонкому слою жидкости на стенке // Вестник Башкирского университета. 2016. Т. 21. № 2. С. 245-250.

Аганин А.А., Гусева Т.С. Удар жидкого конуса по плоской твердой стенке // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. физ.-матем. науки. 2016. Т. 158.Кн. 1. С. 117–128.

Khakimov A.G. Flow around a circular cylindrical shell // Fluid Dynamics. 2020. Vol. 55. № 2. P. 154-161.

Ламб Г. Гидродинамика. М: ОГИЗ, 1947. 929 с.

Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Часть 1. Под ред. И.А. Кибеля. М.: Физматлит, 1963. 583 с.

Зубрилов С.П. Гидромеханика быстропротекающих процессов. Л.: ЛИВТ, 1991. 60 с.

Аганин А.А., Гусева Т.С. Численное моделирование удара струи по стенке // Математическое моделирование. 2017. Т. 29, № 3. С. 123–138.

Кедринский В.К. Ударные волны в жидкости с пузырьками газа // Физика горения и взрыва. 1980. № 5. С. 14–25.

Hawker N. A., Ventikos Y. Interaction of a strong shockwave with a gas bubble in a liquid medium: a numerical study // J. Fluid Mech. 2012. Vol. 701. Pp. 59–97.

Аганин А.А., Гусева Т.С., Косолапова Л.А., Малахов В.Г. Ударные волны в жидкости при импульсном воздействии кавитационного пузырька на жесткую стенку // Ученые записки Казанского университета. Серия физ.-матем. науки. 2015. Том 157.Кн. 2. С. 5–18.

Aganin A.A., Guseva T.S., Kosolapova L.A., Khismatullina N.A. The calculation of weakly nonspherical cavitation bubble impact on a solid // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2016. V. 158. Art. 012003, Pр. 1–6.

Garen W. Experimental investigation of shock-bubble properties at the liquid–air phase boundary / W. Garen, B. Meyerer, Y. Kai, W. Neu, S. Koch, U. Teubner // 30th International Symposium on Shock Waves 2. Springer, Cham, 2017. Pp. 1153–1157.

Аганин А.А., Косолапова Л.А., Малахов В.Г. Динамика пузырька газа в жидкости вблизи твердой поверхности // Ученые записки Казанского университета. Серия физ.-матем. науки. 2018. Т. 160.Кн. 1. С. 154-164.

Vlasova O.A., Kozlov V.G., Kozlov N.V. Lift Force Acting on a Heavy Solid in a Rotating Liquid-Filled Cavity with a Time-Varying Rotation Rate // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2018. Vol. 59. №. 2. P. 219-228.

Слепян Л.И., Яковлев Ю.С. Интегральные преобразования в нестационарных задачах механики. Ленинград: Судостроение, 1980. 343 с.