ВЕСТНИК
Башкирского университета

ENGLISH
Главная Авторам Рецензентам Выпуски журнала Редколлегия Редакция Загрузить статью Подписка ISSN 1998-4812

Архив | Том 26, 2021, No. 3.

ВЛИЯНИЕ ВЯЗКОУПРУГИХ СВОЙСТВ ВОДНОЙ ПЕНЫ НА ДИНАМИКУ СЛАБЫХ УДАРНЫХ ВОЛН

Вестник Башкирского университета. 2021. Том 26. №3. С. 548-553.
Download
  • © Э. Ф. Гайнуллина

    Башкирский государственный университет; Институт механики им. Р. Р. Мавлютова УФИЦ РАН

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32; Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71

Выполнено теоретическое исследование особенностей динамики слабой ударной волны в горизонтальной ударной трубе, заполненной воздухом и содержащей слой водной пены. Моделирование изучаемого процесса проведено с использованием предложенной двухфазной модели водной пены, которая учитывает эффективную вязкость и упругие свойства пенной структуры при ударном воздействии небольшой интенсивности, не допускающем ее разрушения. Численная реализация модели выполнена в разработанном автором решателе открытого программного комплекса OpenFOAM. Исследована структура ударной волны при ее распространении в слое водной пены. Выполнен анализ влияния вязкоупругих свойств водной пены на динамику ударного импульса. Оценена достоверность предложенной модели и метода численного моделирования путем сравнительного анализа найденных решений и литературных экспериментальных данных.

Ключевые слова:

  • слабая ударная волна
  • водная пена
  • вязкоупругие свойства
  • численное моделирование
  • программный комплекс OpenFOAM
  • weak shock wave
  • aqueous foam
  • viscoelastic properties
  • numerical modeling
  • OpenFOAM software

ЛИТЕРАТУРА

  1. Ветошкин А. Г. Физические основы и техника процессов сепарации пены. М.: Инфра-Инженерия, 2016. С. 404.
  2. Borisov A. A., Gelfand B. E., Kudinov V. M. et. al. Shock waves in water foams // Acta Astronautica. 1978. Vol. 5. No. 11. Pp. 1027-1033.
  3. Britan A., Liverts M., Ben-Dor G. Shock wave propagation through wet particulate foam // Colloids Surf. A. 2011. Vol. 382. Pp. 145-153.
  4. Liverts M., Ram O., Sadot O. et al. Mitigation of exploding-wire-generated blast-waves by aqueous foam // Phys. Fluids. 2015. Vol. 27. No. 7. ID 076103.
  5. Sembian S., Liverts M., Apazidis N. Attenuation of strong external blast by foam barriers // Phys. Fluids. 2016. Vol. 28. No. 9. ID 096105.
  6. Medvedev S. P., Khomik S. V., Mikhalkin V. N. et. al. Mitigation of explosions of hydrogen-air mixtures using bulk materials and aqueous foam // J. Phys.: Conf. Series. 2018. Vol. 946. ID 012061.
  7. Khurshid A., Malik A. Q. Experimental studies on blast mitigation capabilities of conventional dry aqueous foam // AIP Advances. 2020. Vol. 10. ID 065130.
  8. Del Prete E., Chinnayya A., Domergue L. et al. Blast wave mitigation by dry aqueous foams // Shock Waves. 2013. Vol. 23. No. 1. Pp. 39-53.
  9. Bolotnova R. Kh., Gainullina E. F. Influence of Heat Transfer on Decreasing Intensity of a Spherical Explosion in Aqueous Foam // Fluid Dynamics. 2019. Vol. 54. No. 7. Pp. 970-977.
  10. Bolotnova R. Kh., Gainullina E. F. Modeling the Dynamics of Shock Impact on Aqueous Foams with Account for Viscoelastic Properties and Syneresis Phenomena // Fluid Dynamics. 2020. Vol. 55. No. 5. Pp. 604-608.
  11. Zhdan S. A. Numerical Modeling of the Explosion of a High Explosive (HE) Charge in Foam // Combust., Explos., Shock Waves. 1990. Vol. 26. No. 2. Pp. 221-227.
  12. Kinney G., Graham K. Explosives shocks in Air. Berlin: Springer, 1985. P. 282.
  13. Hartman W., Boughton B., Larsen M. Blast mitigation capabilities of aqueous foam. United States: N. p., 2006. P. 98.
  14. Bolotnova R. Kh., Gainullina E. F. Wave dynamics and vortex formation under the impact of a spherical impulse on the boundary between gas and aqueous foam // J. Phys.: Conf. Series. 2019. Vol. 1268. ID 012015.
  15. Bolotnova R. Kh., Gainullina E. F. Dynamics of a spherical explosion in aqueous foam taking into account heat-exchange and dissipative processes // J. Phys.: Conf. Series. 2019. Vol. 1400. ID 077027.
  16. Болотнова Р. Х., Гайнуллина Э. Ф. Моделирование динамики ударного импульса в трубе с внутренним слоем водной пены // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Серия: Математическое моделирование и программирование. 2021. Т. 14. №1. С. 118-125.
  17. Bolotnova R. Kh., Gainullina E. F. Influence of the dissipative properties of aqueous foam on the dynamics of shock waves // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2020. Vol. 61. No. 4. Pp. 510-516.
  18. Monloubou M., Le Clanche J., Kerampran S. New experimental and numerical methods to characterise the attenuation of a shock wave by a liquid foam // Actes 24eme Congres Francais de Mecanique. Brest: Association Francaise de Mecanique (AFM). 2019. ID 255125.
  19. Jourdan G., Marian C., Houas L. et al. Analysis of shock-wave propagation in aqueous foams using shock tube experiments // Phys. Fluids. 2015. Vol. 27. ID 056101.
  20. OpenFOAM. The Open Source Computational Fluid Dynamics (CFD) Toolbox (2021). URL: http://www.openfoam.com.
  21. Nigmatulin R. I. Dynamics of Multiphase Media. New York: Hemisphere, 1990. P. 532.
  22. Landau L. D., Lifshitz E. M. Fluid Mechanics. Oxford: Pergamon Press, 1987. P. 554.
  23. Peng D. Y., Robinson D. B. A new two-constant equation of state // Industrial and Engineering Chemistry: Fundamentals, 1976. Vol. 15. Pp. 59-64.
  24. Nigmatulin R. I., Bolotnova R. Kh. Wide-Range Equation of State of Water and Steam: Simplified Form // High Temperature. 2011. Vol. 49. No. 2. Pp. 303-306.
  25. Dollet B., Raufaste C. Rheology of aqueous foams // Comptes Rendus Physique. 2014. Vol. 15. Pp. 731-747.

Copyright © Вестник Башкирского университета 2010-2022