Семинар по механике жидкости, газа и плазмы им. академика Г.Г. Черного

Научные руководители: академик РАН В.А. Левин и д.ф.-м.н., профессор А.Н. Крайко

Семинар состоится в среду, 21 декабря в 11:00 в ауд. 240 НИИ механики МГУ.

Гидрогазодинамика неидеальных физических взрывов

С. Е. Якуш (Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН)

Современные промышленные и энергетические объекты характеризуются высокой концентрацией веществ и материалов, утечка или аварийный выброс которых представляет опасность вследствие неконтролируемого выделения значительной энергии. В докладе рассмотрены физические явления, характерные для аварий, сопровождающихся выбросом в атмосферу сжатых газов и сжиженных углеводородных топлив. Подробно рассмотрены «физические» взрывы, в которых образование ударных волн при разрушении резервуара высокого давления происходит вследствие вскипания перегретой жидкости, а не выделения химической энергии, как при обычных взрывах. Предложена модель процесса, включающая две основные зоны – двухфазную (заполненную вскипающей жидкостью) и однофазную (внешняя атмосфера). Сформулированы уравнения, описывающие двухфазную смесь в предположении термодинамического равновесия между жидкой и паровой фазами. Однофазная зона описывается уравнениями Эйлера. Уравнения решаются численно в осесимметричной постановке, сопряжение решений на подвижном контактном разрыве осуществляется методом виртуальной жидкости (GFM).

Полученные численные решения проанализированы с точки зрения подобия зависимостей избыточного давления в ударной волне от приведенного расстояния. Проведено сравнение структуры расширяющегося вскипающего облака с решениями сферически симметричной газодинамической задачи о разлете объема сжатого газа и известными решениями для ударной трубы. Полученные результаты сопоставлены с корреляциями для взрывов ТНТ, показана более низкая энергетическая эффективность физических взрывов, связанная с особенностями свойств двухфазной среды. Проведено сравнение с натурными экспериментами по ударным волнам при взрывах резервуаров со сжиженным пропиленом в широком диапазоне масс, подтвердившее адекватность модели и возможность ее применения к оценке опасностей аварий на резервуарах высокого давления.