Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы воорос интерес к исследованию течений, возникающих при существенно неоднородном по пространству быстром выделении энергии. Течения такого типа возникают, например, при воанмодеиствии с гаоовой средой лаоерных и электронных пупков с болі.шой анергией, СВЧ-раорядов и т.д. Интерес обусловлен рядом возникающих при этом аномальных эффектов:
аломально быстрое раорушение а некоторых режимах каналов горячего газа, возникающих при лазерном пробое,
исчезновение фронтов ударных волн, проходящих череп области выделения энергии,
аномальные средние скорости овуховых воомущений, различные в раоных направлениях и т.д.
При построении модели лазерного пробоя и некоторых других физических явлений используется понятие "многоточечного" энерговыделения, т.е. предполагается, что в начальный момент времени в нсвоомущешюм гаое происходит одновременное и мгновенное выделение равных количеств энергии в равномерно распределенных вдоль оси симметрии или на плоскости (в зависимости от типаоадачи) круговых оонах. Проведенное численное исследование течений с различной симметрией (плоской, осевой) позволило выявить существенные детали процессов, происходящих при многоточечном онерговыделении: различную степень дробления оон горячего газа, образующихся в местах выделения энергии, развивающуюся завихренность таких течений, перенос и перемешивание горячих и холодных масс газа. С целью уточнения процесса дробления отдельно исследован случай прохождения ступенчатой плоской ударной волны через сферическую область горячего газа (термик).
На основе результатов численного моделирования составлены критерии, опираясь на которые можно представить по какому сценарию будет развиваться течение.
Цель работы — численное исследование газодинамических процессов, происходящих после многоточечного онерговыделенид в гаое (в частности, исследование взаимодействия ударных волн с термическими неоднородностями); объяснение возможного механизма некоторых аномальных эффектов, возникающих при лазерном пробое, оа счет газодинамических причин.
Научная нопнона полученных результатов:
впервые описана качественная картина протекали гаоодинамиче-
сжих процессов для следущих оадач:
-
в осесимметричной постановке моделировался многоточечный пробой единичного пупка (лазерного или электронного);
-
в плоской постановке моделировался пробой системы параллельных пучков;
« исследован случал прохождения плоской ступенчатой ударной волны черео сферическую область нагретого гаоа;
получены критические параметры задач, при которых происходит аномально быстрое разрушение канала горячего гаоа, образующегося после пробоя;
показана возможность качественно различных сценариев развития течения в оависимости от исходных параметров оадач;
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, определяется: использованием численных схем и программ, проверенных на тестовых оадачах с известными оараиее результатами; сравнением реоультатов численных исследований с данными численных исследований других авторов в данными, полученными из физических экспериментов.
Практическая оначимость реоультатов работы. Результаты исследования позволяют составить качественную картину газодинамических процессов, протекающих при существенно неоднородном выделении энергии в гаое.
Эффекты, описанные в работе (дробление термиков, деформация ударных волн), могут найти применение в управлении технологическими процессами.
Созданные модель и программа расчета могут быть использованы для расчета широкого класса оадач газодинамики.
На оащнту выносятся:
-
Систематическое численное исследование и построенная на его основе газодинамическая модель образования и разрушения канала горячего гаоа при лазерном пробое (в осесимметричной постановке).
-
Систематическое численное исследование и построенная на его основе модель вооникнонения ряда аномальных газодинамических оффектов при выделенин оперши в системе параллельных протяженных пучков.
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований обсуждались и подучили одобрение на семинаре под руководством В.Г.Грудницкого, на 2й Республиканской научно-технической конференции (г.Актау, Каоахстан).
Публикации. Результаты работы опубликованы в статье (ЖВМ и МФ, 1995, N 2), в 3 работах, депонированных в КаогосИПТИ, и в теоисах конференции.
Структура п объем диссертации. Диссертация состоит ио введения, четырех глав, оажлюченпя, списка литературы. Общий объем диссертации составляет 128 страниц машинописного текста, включая 83 рисунка, 2 таблицы и список литературы ио 102 наименований.