Исследование демпфирующих свойств водной пены под воздействием сферической ударной волны

Актуальность и цели. Изучено поведение водной пены в условиях взрывного воздействия с целью улучшения ее демпфирующих свойств, проводимого на основе построения математической модели, учитывающей структурные особенности пены, ее компьютерную реализацию и сравнение полученных решений с новыми экспериментальными данными, что является весьма актуальным и важным научным направлением. Материалы и методы. Разработана двухфазная модель поведения водной пены при воздействии мощной сферической ударной волны, описываемая уравнениями сохранения импульса смеси, массы и внутренней энергии каждой фазы в лагранжевых переменных с учетом объемной вязкости и межфазного теплообмена. Численная реализация модели проведена методом сквозного счета с использованием вязкости Неймана - Рихтмайера и условием устойчивости Куранта. Сферический взрыв моделировался в виде ударной волны, обладающей энергией заряда взрывчатого вещества, используемого в экспериментах. Результаты. Получено удовлетворительное согласование численных решений и экспериментальных данных по сферическому взрыву в газе и водной пене. Детально исследованы причины, приводящие к значительному снижению амплитуды и скорости ударной волны в изучаемых средах. Выводы. В результате численного исследования по предлагаемой модели водной пены, учитывающей межфазный контактный теплообмен и вязкость, установлено, что ударное сжатие пены приводит к ее уплотнению, существенно снижает амплитуду и скорость распространения ударной волны и, как следствие, сопровождается значительной диссипацией энергии взрыва по сравнению с газовой средой.