А. С. Кононихин, С. Т. Суржиков
Московский физико-технический институт
Институт проблем механики РАН
Численно решается двумерная осесимметричная нестационарная задача об ударно-волновом процессе вблизи твёрдой поверхности, индуцированным лазерно-оптическим пробоем. Задача представляет интерес для проектирования импульсных лазерных ракетных двигателей. Основной целью проведения данного численного исследования является интерпретация экспериментальных данных работы [1].
Задача решалась в следующей постановке. На некотором расстоянии от поверхности происходит лазерно-оптический пробой воздуха атмосферного давления. Распространяющаяся от места микровзрыва ударная волна взаимодействует с поверхностью, передавая ей некоторый импульс. Необходимо найти зависимость силы, действующей на поверхность от времени и суммарный импульс передаваемый поверхности. Основываясь на этих данных необходимо решить задачу оптимизации пространственно-временных характеристик лазерно-оптических пробоев вблизи поверхности для сообщения ей наибольшего импульса.
Решается двумерная система нестационарных уравнений Эйлера при следующих
начальных условиях: начальный радиус сферического облака разлетающейся
плазмы R=0.1см, начальная кинетическая энергия разлетающегося газового
облака E=15.8 кДж (предполагается, что в кинетическую энергию идёт ~50%
от энергии лазерного импульса). Нестационарный процесс исследуется на
временном интервале .
На рисунке слева показано распределение плотности (в ), на рисунке
справа – давления (в Па) в газовом облаке.
Для расчётов использовались схемы AUSM и донорных ячеек. В дальнейшем предполагается решение этой задачи для криволинейной расчётной области.
Литература :
- D. J. Messitt, L. N. Myrabo, F. B. Mead “Laser Initiated Blast Wave for Launch Vehicle Propulsion”.
