ВЗРЫВ КОЛЬЦЕВОГО ЗАРЯДА НА ЗАПЫЛЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Рассматриваемая задача связана с проблемой безопасности полетов в зоне лесных пожаров. Известно, что прекратить пожар можно, сбив пламя, например, мощным потоком воздуха. Такой поток возникает за взрывной ударной волной. Естественно предположить, что для усиления воздействия взрывной волны можно использовать заряд взрывчатого вещества кольцевой формы. Ударная волна, возникающая при взрыве такого заряда, должна усиливаться по мере движения к центру и может служить средством транспортировки ингибирующей пыли в очаг пожара. Кроме того, возникающий после схлопывания сходящейся ударной волны сильный восходящий поток сможет поднять пыль на большую высоту и способствовать гашению пламени осаждающимся ингибитором на большой площади. Этот восходящий поток может оказаться опасным для летательных аппаратов, находящихся в небе над пожаром. Для выяснения ширины и высоты опасной для полетов зоны проводится численное моделиро- вание кольцевого взрыва и последующих за этим движений пылегазовых смесей. Газ считается идеальным и со- вершенным. Взрыв моделируется мгновенным повышением удельной внутренней энергии в кольцевой области на величину удельного тепловыделения взрывчатого вещества. Течение рассматривается как двумерное и осесиммет- ричное. Для описания движения неравновесной пылегазовой смеси в рамках модели взаимопроникающих конти- нуумов используются уравнения Эйлера в цилиндрической системе координат. Ось симметрии перпендикулярна поверхности, которая считается абсолютно жесткой и является границей расчетной области. На ней выставляется условие непротекания. Для численных расчетов используется метод С.К. Годунова с движущейся сеткой и явным выделением головной ударной волны в качестве границы зоны вычисления. Одна система линий расчетной сетки перемещается в соответствии с движением этой ударной волны, а другая остается неподвижной. Расчеты проведе- ны при различных величинах радиусов кольцевой области и размеров ее прямоугольного поперечного сечения. Численные результаты показывают, что кумуляция потока происходит вблизи оси симметрии, и в результате силь- ная ударная волна распространяется вверх вдоль оси симметрии, и частицы поднимаются высоко над поверхно- стью. Эти расчеты позволяют оценить для типичных ситуаций размеры опасной зоны.

взрыв кольцевого заряда, подъем пыли, тушение пожара, безопасность полетов

1. Рычков А.Д. Моделирование работы твердотопливного импульсного генератора аэро- золей при тушении возгорания метановоздушной смеси в штреках угольных шахт // Физика го- рения и взрыва. 2013. Т. 49, № 1. С. 24-30

2. Федоров А.В., Тропин Д.А. Моделирование прохождения детонационной волны че- рез облако частиц в двухскоростной двухтемпературной постановке // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49, N 2. С. 61-70

3. Федоров А.В., Тропин Д.А. Определение критического размера облака частиц, необходимого для подавления газовой детонации // Физика горения и взрыва. 2011. Т. 47, № 4. С. 100-108

4. Markov V.V. A New Numerical Method for Two - Phase Flows. Poland, 5-th Int. Coll. On Dust Explosions, 1993, 57 p

5. Годунов C.К., Забродин А.В., Прокопов Г.П. Разностная схема для двумерных задач газовой динамики и расчет обтекания с отошедшей ударной волной // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1961. № 6. С. 1020-1050

6. Численное решение многомерных задач газовой динамики / С.К. Годунов, А.В. Забро- дин, М.Я. Иванов, А.Н. Крайко, Г.П. Прокопов. М.: Наука, 1976. 400 с

7. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982. 392 с

8. Рахматулин Х.А. Основы газодинамики взаимопроникающих движений сжимаемых сред // ПММ. 1956. Т. 20, вып. 2. С. 184-195

9. Численный анализ движения и газификации частиц пылегазовой смеси за ударной волной при явлениях взрывного характера / В.П. Коробейников, В.В. Марков, И.С. Меньшов, И.В. Семенов // Математическое моделирование. Проблемы и результаты / под ред. О.М. Бело- церковского. М.: Наука, 2003. С. 435-455

10. Коробейников В.П., Марков В.В., Cизых Г.Б. Численное решение двухмерных неста- ционарных задач о движении горючей пылегазовой смеси // ДАН. 1991. Т. 316, № 5. С. 1077-1081