О двух подходах к моделированию границы газоприхода
Обсуждаются два подхода к моделированию поверхности газоприхода на основе решения одномерных уравнений газовой динамики: с помощью граничных условий и с помощью правых частей в уравнениях с привлечением дельта-функции Дирака. Проводится сравнение точных и численных решений одномерных стационарных уравнений газовой динамики и численных решений нестационарных уравнений газовой динамики. Рассматриваются случаи, когда газоприход задается постоянным и изменяющимся во времени.
On two approaches to modelling the inflow boundary.pdf Для моделирования горящей поверхности топлива или границы, с которой осуществляется газоприход, при газодинамическом подходе, как правило, используют граничные условия, задавая расход и полную энтальпию продуктов горения топлива [1, 2]. В работе [3] показано, что задание значений массового расхода и полной энтальпии постоянными на границе области позволяет получить стационарное решение задачи о течении газа в каналах с помощью решения нестационарных уравнений газовой динамики методом установления. Такой способ моделирования поверхности, с которой осуществляется приход газа, требует, в общем случае, привлечения теории характеристик для определения значений параметров на границе области [3, 4], что связано с определенными трудностями при использовании разностных схем для решения соответствующих задач. С другой стороны, известно, что при решении задач внутренней баллистики РДТТ в одномерном или квазиодномерном приближениях газо- и энергоприход с боковой поверхности горящего топлива моделируется через правые части в уравнениях сохранения [1, 2, 5]. В работе [6] было показано, что решение однородного дифференциального уравнения в частных производных с неоднородным граничным условием первого рода совпадает с решением неоднородного дифференциального уравнения в частных производных с соответствующим однородным граничным условием. Причем неоднородность в дифференциальном уравнении содержит в качестве множителя дельта-функцию Дирака 5(x). В данной работе проводится сравнение двух подходов к моделированию границы газоприхода, а именно, через граничные условия и через правые части в уравнениях газовой динамики с привлечением дельта-функции Дирака. Стационарная задача. Постоянный газоприход Подход 1. Рассмотрим следующую модельную стационарную задачу. В канал постоянного сечения длиной l через левую границу x = 0 поступает газ с известным массовым расходом G0 и известной полной энтальпией H0, а через правую границу x = l газ вытекает в область постоянного давления рн. Требуется определить параметры газа в случае установившегося течения в трубе. Постановка этой краевой задачи имеет вид | k p u 0
Ключевые слова
inflow boundary,
numerical modeling,
дельта-функция Дирака,
газовая динамика,
граница газоприхода,
численное моделирование,
gas-dynamics,
Dirac delta-functionАвторы
Миньков Леонид Леонидович | Томский государственный университет | доктор физико-математических наук, доцент, профессор кафедры математической физики | lminkov@ftf.tsu.ru |
Шрагер Эрнст Рафаилович | Томский государственный университет | доктор физико-математических наук, доцент, декан физико-технического факультета | sher@ftf.tsu.ru |
Кирюшкин Александр Евгеньевич | Томский государственный университет | студент 3-го курса кафедры математической физики физико-технического факультета | sashakir94@mail.ru |
Всего: 3
Ссылки
Бутковский А.Г. Характеристики систем с распределенными параметрами. М.: Наука, 1979. 224 с.
Van Leer B. Flux-vector splitting for the euler equations // Lecture Notes in Physics. 1982. Vol. 170. P. 507-512.
Годунов С.К. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976. 400 с.
Ерохин Б.Т. Теория внутрикамерных процессов и проектирование РДТТ: учебник для высших учебных заведений. М.: Машиностроение, 1991. 560 с.
Ерохин Б.Т., Липанов А.М. Нестационарные и квазистационарные режимы работы РДТТ. М.: Машиностроение, 1977. 200 с.
Рынков А.Д. Математическое моделирование газодинамических процессов в каналах и соплах. Новосибирск: Наука, 1988. 222 с.
Райзберг Б.А., Ерохин Б.Г., Самсонов К.П. Основы теории рабочих процессов в ракетных системах на твердом топливе. М.: Машиностроение, 1972. 383 с.