<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">caht</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Научный вестник МГТУ ГА</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Civil Aviation High Technologies</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2079-0619</issn><issn pub-type="epub">2542-0119</issn><publisher><publisher-name>Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">caht-1063</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>ВЗРЫВ КОЛЬЦЕВОГО ЗАРЯДА НА ЗАПЫЛЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>EXPLOSION OF ANNULAR CHARGE ON DUSTY SURFASE</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Левин</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Levin</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>доктор физико-математических наук, академик РАН, профессор, заведующий лабораторией НИИ механики МГУ</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Head of Laboratory, Research Institute of Mechanics,</p><p>Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">levin@imec.msu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Марков</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Markov</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Doctor of Physical matematical Sciences, Senior Researcher,</p><p>Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">markov@mi.ras.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Сизых</surname><given-names>Г. Б.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Sizykh</surname><given-names>G. B.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>кандидат физико-математических наук, доцент кафедры высшей математики</p></bio><bio xml:lang="en"><p>PhD, associate professor,</p><p>Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">o1o2o3@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>НИИ механики МГУ им М.В. Ломоносова</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Research Institute of Mechanics, MSU</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Математический институт им В.А. Стеклова РАН</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Steklov Mathematical Institute, RAS</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-3"><aff xml:lang="ru"><institution>Московский физико-технический институт (государственный университет)</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Moscow Institute of Physics and Technology (State University)</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2017</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>03</day><month>05</month><year>2017</year></pub-date><volume>20</volume><issue>2</issue><fpage>109</fpage><lpage>116</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Левин В.А., Марков В.В., Сизых Г.Б., 2017</copyright-statement><copyright-year>2017</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Левин В.А., Марков В.В., Сизых Г.Б.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Levin V.A., Markov V.V., Sizykh G.B.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1063">https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1063</self-uri><abstract><p>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.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>This problem is related to the safety problem in the area of forest fires. It is well known that is possible to extinguish a fire, for example, by means of a powerful air stream. Such flow arises from the explosive shock wave. To enhance the im- pact of the blast wave can be used an explosive charge of annular shape. The shock wave, produced by the explosion, in- creased during moves to the center and can serve as a means of transportation dust in the seat of the fire. In addition, emerging after the collapse of a converging shock wave strong updraft can raise dust on a greater height and facilitate fire extinguishing, precipitating dust over a large area. This updraft can be dangerous for aircraft that are in the sky above the fire. To determine the width and height of the danger zone performed the numerical simulation of the ring of the explosion and the subsequent movement of dust and gas mixtures. The gas is considered ideal and perfect. The explosion is modeled as an instantaneous increase in the specific internal energy in an annular zone on the value of the specific heat of explosives. The flow is consid- ered as two-dimensional, and axisymmetric. The axis of symmetry perpendicular to the Earth surface. This surface is considered to be absolutely rigid and is considered as the boundary of the computational domain. On this surface is exhibited the condition of no motion. For the numerical method S. K. Godunov is used a movable grid. One system of lines of this grid is moved in accordance with movement of the shock wave. Others lines of this grid are stationary. The calculations were per- formed for different values of the radii of the annular field and for different sizes of rectangular cross-sectional of the annular field. Numerical results show that a very strong flow is occurring near the axis of symmetry and the particles rise high above the surface. These calculations allow us to estimate the sizes of the zone of danger in specific situations.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>взрыв кольцевого заряда</kwd><kwd>подъем пыли</kwd><kwd>тушение пожара</kwd><kwd>безопасность полетов</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>explosion annular charge</kwd><kwd>lift the dust</kwd><kwd>fire fighting</kwd><kwd>flight safety</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Работа выполнена при поддержке РФФИ (№ 16-29-01092) и Министерства образования и науки РФ (НШ-8425.2016.1)</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">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</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rychkov A.D. Modeling of Operation of a Solid-Propellant Pulse Aerosol Generator during Extinguishing of Methane-Air Mixture Ignition in Coal Mine Drifts. Combustion, Explosion and Shock Waves. 2013, vol. 49, no. 1, pp. 19–25.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">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</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fedorov A.V., Tropin D.A. Modeling of Detonation Wave Propagation through a Cloud of Particles in a Two-Velocity Two-Temperature Formulation. Combustion, Explosion and Shock Waves. 2013, vol. 49, no. 3, pp. 178–187.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">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</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fedorov A.V., Tropin D.A. Determination of the Critical Size of a Particle Cloud Necessary for Suppression of Gas Detonation. Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2011, vol. 47, no. 4, pp. 464–472.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Markov V.V. A New Numerical Method for Two - Phase Flows. Poland, 5-th Int. Coll. On Dust Explosions, 1993, 57 p</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Markov V.V. A New Numerical Method for Two – Phase Flows. Poland, 5-th Int. Coll. On Dust Explosions, 1993, 57 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">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</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Godunov S.K., Zabrodin A.V., Prokopov G.P. Raznostnaia schema dlia dvumernykh zadach gazovoy dimamiki i raschiot obtekaniya s otoshedshey udarnoy volnoy [A Difference Scheme For Two-dimensional Nonstationary Problems of Gas Dynamics and Calculation of the Flow With a Receding Shock Wave]. Zhurnal vichislitelnoy matematiki i matematicheskoy fiziki [Computational Mathematics and Mathematical Physics], 1961, no. 6, pp. 1020–1050. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">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</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Godunov S.K., Zabrodin A.V., Ivanov M.J., Krayko A.N., Prokopov G.P. Chislennoje reshenije mnogomernikh zadach gazovoj dinamiki [Numerical Solution of Multi-dimensional Problems of Gas Dynamics]. Moscow, Science, 1976, 400 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982. 392 с</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belotserkovsky O.M., Davydov Yu.M. Metod krupnikh chastits v gazovoj dinamike [Method of Coarse Particles in the Gas Dynamics]. Moscow, Nauka, 1982, 392 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рахматулин Х.А. Основы газодинамики взаимопроникающих движений сжимаемых сред // ПММ. 1956. Т. 20, вып. 2. С. 184-195</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rakhmatulin H.A. Osnovy gazodimaniki vzaimopronikaiuschih dvizheniy szhimaemyh sred [Fundamentals of Gas Dynamics Interpenetrating Motions of Compressible Media]. Prikladnaja matematika i mehanika [Journal of Applied Mathematics and Mechanics], 1956, vol. 20, no. 2, pp. 184–195. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">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</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Korobeynikov V.P., Markov V.V., Menshov I.S., Semenov I.V. Chislennij analiz dvizhenija i gazifikatsii chastits pilegazovoj smesi za udarnoj volnoj pri javlenijakh vzrivnogo haraktera. Matematicheskoje modelirovanije. Problemi i rezultati, pod red. O.M. Belotserkovskogo [Numerical Analysis of Particle Movement and Gasification of Dust-gas Mixture Behind the Shock Wave at the Phenomena of Explosive Nature. Math Modeling. Results and Problems, eds. O.M. Belotserkovsky]. Moscow, Nauka, 2003, pp. 435–455. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">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</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Korobeynikov V.P., Markov V.V., Sizykh G.B. Numerical Solution of Two-dimensional Nonstationary Problems of the Motion of a Dusty Gas-fuel Mixture. Soviet Physics Doklady, 1991, vol. 36, no. 2, pp. 125–127.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
