Кудрявцев А.Н.   Хотяновский Д.В.  

Численное исследование течения вязкого теплопроводного газа в ударной трубе большой длины

Докладчик: Хотяновский Д.В.

В докладе представлены результаты численного моделирования распространения ударной волны в цилиндрической ударной трубе большой длины. Расчеты проведены на основе модели Навье–Стокса в осесимметричной постановке. Параметры течения соответствуют условиям эксперимента [1]: внутренний диаметр трубы равняется 28,575 мм, длина трубы от диафрагмы до правой границы расчетной области равна 7,5 м. Температура стенки трубы считалась постоянной и равной начальной температуре газа 300 K. В качестве рабочего и толкающего газа использовался аргон. Расчеты проводились с использованием граничных условий скольжения и скачка температуры. Давление справа от диафрагмы было фиксировано и равнялось p0 = 66.66 Па, начальное отношение давлений варьировалось. При рассматриваемых параметрах потока (небольшое отношение диаметра трубы к длине, малое начальное давление) газодинамические характеристики течения в значительной степени определяются вязкими эффектами: число Рейнольдса по диаметру трубы и начальным значениям скорости звука и вязкости равняется в данном случае Re0 = 431.
Результаты численных расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными [1]. Влияние вязкого трения и теплопроводности приводит к значительным отличиям скорости распространения ударной волны от ее значения по невязкой теории. Расчеты показывают, что при рассмотренных условиях, ударная волна и контактный разрыв, начиная с некоторого момента времени, распространяются с одинаковой скоростью. На достаточно больших расстояниях вдоль трубы ударная волна вырождается в слабое возмущение давления, подталкиваемое сзади контактным разрывом и распространяющееся с дозвуковой скоростью.

[1] Duff R.E. Shock‐Tube Performance at Low Initial Pressure // Physics of Fluids. 1959, v. 2, n. 2, pp. 207–216.


К списку докладов