Влияние экранирования насыпной среды на динамику ударно-волнового импульса

Влияние экранирования насыпной среды на динамику ударно-волнового импульса

Гималтдинов И. К., Родионов А. С., Гизатуллин Р. Ф., Кочанова Е. Ю.
Сибирский журнал индустриальной математики, 28, 3(103), 36-50 (2025)
Скачать статью

УДК 534.18 
DOI: 10.33048/SIBJIM.2025.28.303

Аннотация:

Изучено влияние экранирования на динамику прохождения ударно-волнового импульса в песчаной насыпной среде. Показано, что экранирование насыпной среды приводит к более сильному уменьшению амплитуды импульса по сравнению с «открытой» насыпкой. Приведено сравнение с экспериментальными данными.

Литература:
  1. Балапанов Д. М., Урманчеев С. Ф. Роль межфазных взаимодействий при газовой детонации в инертной пористой среде // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36, № 13. С. 71–80.
     
  2. Уткин П. С., Чупров П. А. Численное моделирование распространения зондирующих импульсов в плотной засыпке гранулированной среды // Компьютерные исследования и моделирование, 2024. Т. 16, № 6, C. 1361–1384
     
  3. Мирова О. А., Баженова Т. В., Голуб В. В. Влияние экрана из гранулированного материала на многократное отражение плоской ударной волны внутри замкнутого объёма // Теплофизика высоких температур. 2020. Т. 58, № 1. С. 144–147; DOI: 10.31857/S0040364420010135
     
  4. Болдырева О. Ю., Губайдуллин А. А., Дудко Д. Н., Кутушев А. Г. Численное исследование передачи ударно-волновой нагрузки экранируемой плоской стенке через слой порошкообразной среды и разделяющий их воздушный зазор // Физика горения и взрыва. 2007. Т. 43, № 1. С. 132–142. - EDN OIHGZJ.
     
  5. Дучков А. Д., Дучков А. А., Дугаров Г. А., Дробчик А. Н. Скорости ультразвуковых волн в песчаных образцах, содержащих воду, лёд или гидраты метана и тетрагидрофурана (лабораторные измерения) // Доклады АН. 2018. Т. 478, № 1. С. 94–99.
     
  6. Мейрманов А. М. Метод двухмасштабной сходимости Нгуетсенга в задачах фильтрации и сейсмоакустики в упругих пористых средах // Сиб. мат. журн. 2007. Т. 48, № 3. С. 645–667.
     
  7. Гельфанд Б. Е., Медведев С. П., Поленов А. Н., Фролов С. М. Передача ударно-волновой нагрузки насыпным средам // Прикл. механика и техн. физика. 1988. № 2. С. 115–121.
     
  8. Донцов В. Е., Накоряков В. Е., Покусаев Б. Г. Распространение волн давления в газонасыщенной пористой среде // Акустический журн. 1994. Т. 40, № 4. С. 683–685.
     
  9. Ахметов А. Т., Гималтдинов И. К., Азаматов М. А., Мухаметзянов А. Ф., Богданов Д. Р. Зондирование водогазонасыщенных насыпных сред переотраженными волнами непосредственно после воздействия ударной волны // Письма в Журн. техн. физики. 2022. Т. 48, № 1. С. 23—26.
     
  10. Ахметов А. Т., Гималтдинов И. К., Мухаметзянов А. Ф., Гизатуллин Р. Ф. Эффект усиления ударных волн в насыпных средах // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2024. Т. 519, № 1. С. 41–46; DOI: 10.31857/S2686740024060076
     
  11. Ахметов А. Т., Гималтдинов И. К., Мухаметзянов А. Ф. Выявление условий формирования пиков давления в зондирующем импульсе // Инженерно-физ. журн. 2025. Т. 98, № 1. С. 190–196.
     
  12. Padmanabha Vivek, Thallak G. Sitharam Laboratory scale investigation of stress wave propagation and vibrational characteristics in sand when subjected to air-blast loading // Inter. J. Impact Engrg. 2018. V 114. P. 169–181.
     
  13. Булович С. В., Масюкевич А. В. Экспериментальное исследование взаимодействия ударной волны со слоем проницаемого материала // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физикоматематические науки. 2019. Т. 12. № 4. С. 135–144.
     
  14. Britan A., Ben-Dor G., Elperin T., Igra O., Jiang J. Mechanism of compressive stress formation during weak shock waves impact with granular materials // Experiments in Fluids. 1997. N 22. P. 507–518; 10.1007/s003480050078.
     
  15. Vivek P., Sitharam T. G. Shock Wave Attenuation by Geotextile Encapsulated Sand Barrier Systems // Geotextiles and Geomembranes. 2017. V. 45. P. 149.
     
  16. Нигматулин Р. И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987.
     
  17. Чудновский А. Ф. Теплообмен в дисперсных средах. М.: Гостехиздат, 1954.
     
  18. Губайдуллин А. А., Болдырева О. Ю., Дудко Д. Н. Взаимодействие акустических волн с пористым слоем // Теплофизика и аэромеханика. 2009. Т. 16, № 3. С. 455–470.
     
  19. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984.
     
  20. Ильясов А. М., Моисеев К. В., Урманчеев С. Ф. Численное моделирование термоконвекции жидкости с квадратичной зависимостью вязкости от температуры // Сиб. журн. индустр. математики. 2005. Т. 8, № 4. С. 51–59.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект 24-11- 00274, https://rscf.ru/project/24-11-00274/). Других источников финансирования проведения или руководства данным конкретным исследованием не было.

И. К. Гималтдинов
  1. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 
    ул. Космонавтов, 1, г. Уфа 450064, Россия

E-mail: iljas_g@mail.ru

А. С. Родионов
  1. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 
    ул. Космонавтов, 1, г. Уфа 450064, Россия

E-mail: artrodionov@mail.ru

Р. Ф. Гизатуллин
  1. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 
    ул. Космонавтов, 1, г. Уфа 450064, Россия

E-mail: giz-renat@yandex.ru

Е. Ю. Кочанова
  1. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 
    ул. Космонавтов, 1, г. Уфа 450064, Россия

E-mail: moto8728@mail.ru

Статья поступила 28.06.2025 г.
После доработки — 16.07.2025 г.
Принята к публикации 17.09.2025 г.

Abstract:

The effect of shielding on the dynamics of the shock-wave pulse propagation in a sandy bulk medium is studied. It is shown that shielding of the bulk medium leads to a stronger decrease in the pulse amplitude compared to «open» fill. A comparison with experimental data is given.

References:
  1. Balapanov D. M., Urmancheev S. F. Rol’ mezhfaznykh vzaimodeistvii pri gazovoi detonatsii v inertnoi poristoi srede [The role of interphase interactions in gas detonation in an inert porous medium]. Pis’ma v Zhurn. Tech. Fiziki [Lett. J. Tech. Phys.], 2010, Vol. 36, No. 13, pp. 71–80 (in Russian).
     
  2. Utkin P. S., Chuprov P. A. Chislennoe modelirovanie rasprostraneniya zondiruyushchikh impul’sov v plotnoi zasypke granulirovannoi sredy [Numerical modeling of the propagation of sounding pulses in a dense packing of a granular medium]. Komp’yuternye Issledovaniya i Modelirovanie [Comput. Research and Modeling], 2024, Vol. 16, No. 6, pp. 1361–1384 (in Russian).
     
  3. Mirova O. A., Bazhenova T. V., Golub V. V. Vliyanie ekrana iz granulirovannogo materiala na mnogokratnoe otrazhenie ploskoi udarnoi volny vnutri zamknutogo ob"ema [Influence of a screen made of granular material on the multiple reflection of a plane shock wave inside a closed volume]. Teplofiz. Vysokikh Temperatur [Thermophys. High Temperatures.], 2020, Vol. 58, No. 1, pp. 144–147 (in Russian). - DOI 10.31857/S0040364420010135. - EDN EJMNKJ.
     
  4. Boldyreva O. Yu., Gubaidullin A. A., Dudko D. N., Kutushev A. G. Chislennoe issledovanie peredachi udarno-volnovoi nagruzki ekraniruemoi ploskoi stenke cherez sloi poroshkoobraznoi sredy i razdelyayushchii ikh vozdushnyi zazor [Numerical investigation of the shock-wave load transfer to a shielded flat wall through a layer of powdered medium and the air gap separating them]. Fizika Goreniya i Vzryva [Phys. Gorenje Explosion], 2007, Vol. 43, No. 1, pp. 132–142 (in Russian). - EDN OIHGZJ.
     
  5. Duchkov A. D., Duchkov A. A., Dugarov G. A., Drobchik A. N. Skorosti ul’trazvukovykh voln v peschanykh obraztsakh, soderzhashchikh vodu, led ili gidraty metana i tetragidrofurana (laboratornye izmereniya) [Velocities of ultrasonic waves in sand samples containing water, ice, or hydrates of methane and tetrahydrofuran (laboratory measurements)]. DAN, 2018, Vol. 478, No. 1, pp. 94–99 (in Russian).
     
  6. Meirmanov A. M. Metod dvukhmasshtabnoi skhodimosti Nguetsenga v zadachakh fil’tratsii i seismoakustiki v uprugikh poristykh sredakh [Nguetseng’s two-scale convergence method in problems of filtration and seismoacoustics in elastic porous media]. Sib. Mat. Zhurn., 2007, Vol. 48, No. 3, pp. 645–667 (in Russian).
     
  7. Gelfand B. E., Medvedev S. P., Polenov A. N., Frolov S. M. Peredacha udarno-volnovoi nagruzki nasypnym sredam [Transfer of shock-wave load to bulk media]. Prikl. Mekh. Tekhn. Fiz. [Appl. Mechanics Tech. Phys.], 1988, No. 2, pp. 115–121 (in Russian).
     
  8. Dontsov V. E., Nakoryakov V. E., Pokusaev B. G. Rasprostranenie voln davleniya v gazonasyshchennoi poristoi srede [Propagation of pressure waves in a gas-saturated porous medium]. Akusticheskii Zhurn. [Acoustic J.], 1994, Vol. 40, No. 4, pp. 683–685 (in Russian).
     
  9. Akhmetov A. T., Gimaltdinov I. K., Azamatov M. A., Mukhametzyanov A. F., Bogdanov D. R. Zondirovanie vodogazonasyshchennykh nasypnykh sred pereotrazhennymi volnami neposredstvenno posle vozdeistviya udarnoi volny [Probing of water-gas-saturated bulk media by re-reflected waves immediately after the impact of a shock wave]. Pis’ma v Zhurn. Tekhn. Fiziki [Lett. J. Tech. Physics.], 2022, Vol. 48, No. 1, pp. 23–26 (in Russian).
     
  10. Akhmetov A. T., Gimaltdinov I. K., Mukhametzyanov A. F., Gizatullin R. F. Effekt usileniya udarnykh voln v nasypnykh sredakh [Effect of shock wave amplification in bulk media]. Dokl. RAN. Fizika, Tekhn. Nauki, 2024, Vol. 519, No. 1, pp. 41–46 (in Russian); DOI: 10.31857/S2686740024060076.
     
  11. Akhmetov A. T., Gimaltdinov I. K., Mukhametzyanov A. F. Vyyavlenie uslovii formirovaniya pikov davleniya v zondiruyushchem impul’se [Identifying the conditions for the formation of pressure peaks in a sounding pulse]. Inzhenerno-Fiz. Zhurn. [Engrg. Phys. J.], 2025, Vol. 98, No. 1, pp. 190–196 (in Russian).
     
  12. Padmanabha Vivek, Thallak G. Sitharam Laboratory scale investigation of stress wave propagation and vibrational characteristics in sand when subjected to air-blast loading. Internat. J. Impact Engrg., 2018, Vol. 114, pp. 169–181.
     
  13. Bulovich S. V., Masyukevich A. V. Eksperimental’noe issledovanie vzaimodeistviya udarnoi volny so sloem pronitsaemogo materiala [Experimental study of the interaction of a shock wave with a layer of permeable material]. Nauchno-Tekhn. Vedomosti SPbGPU. Fiz.-mat. nauki [Scientific Techn. Bull. SPbGPU. Phys. Math. Sci.], 2019, Vol. 12, No. 4, pp. 135–144 (in Russian).
     
  14. Britan A., Ben-Dor G., Elperin T., Igra O., Jiang J. Mechanism of compressive stress formation during weak shock waves impact with granular materials. Experiments in Fluids, 1997, Vol. 22, pp. 507–518; DOI: 10.1007/s003480050078.
     
  15. Vivek P., Sitharam T. G. Shock Wave Attenuation by Geotextile Encapsulated Sand Barrier Systems. Geotextiles and Geomembranes, 2017, Vol. 45, p. 149.
     
  16. Nigmatulin R. I. Dinamika mnogofaznykh sred. [Dynamics of multiphase media]. Moscow: Nauka, 1987 (in Russian).
     
  17. Chudnovskii A. F. Teploobmen v dispersnykh sredakh [Heat transfer in disperse media]. Moscow: Gostekhizdat, 1954 (in Russian).
     
  18. Gubaidullin A. A., Boldyreva O. Yu., Dudko D. N. Vzaimodeistvie akusticheskikh voln s poristym sloem [Interaction of acoustic waves with a porous layer]. Teplofiz. Aeromekhanika, 2009, Vol. 16, No. 3, pp. 455–470 (in Russian).
     
  19. Patankar S. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Washington: Hemisphere Publ. Corp., 1980
     
  20. Iljasov A. M., Moiseev K. V., Urmancheev S. F. Chislennoe modelirovanie termokonvektsii zhidkosti s kvadratichnoi zavisimost’yu vyazkosti ot temperatury [Numerical modeling of thermoconvection of a fluid with a quadratic dependence of viscosity on temperature]. Sib. Zhurn. Indust. Mat., 2005, Vol. 8, No. 4(24), pp. 51–59 (in Russian).