Александр Игоревич Лопато (Институт автоматизации проектирования РАН) :


Статьи:

519.63 Математическое моделирование инициирования детонации в канале с профилированным торцом с использованием параллельных вычисленийf

Лопато А. И. (Институт автоматизации проектирования РАН)


doi: 10.18698/2309-3684-2023-4-1526


Работа посвящена численным исследованиям инициирования детонации в газовой смеси в прямоугольном канале с профилированным торцом. Инициирование детонации происходит в результате взаимодействия ударных волн, которые образуются при отражении падающей ударной волны относительно малой интенсивности от торца канала. Математическая модель представляет собой систему уравнений газовой динамики, дополненную кинетикой Аррениуса для модельной водородно-кислородной смеси с табличными параметрами кинетики, отвечающими рабочему диапазону давлений и температур смеси. Численные расчеты проводятся с использованием метода конечных объемов. Построение расчетных сеток, состоящих из треугольных ячеек, осуществляется с использованием свободно распространяемого пакета SALOME. Численный алгоритм распараллелен методом декомпозиции расчетной области с использованием библиотеки METIS. Обмен сеточными функциями между вычислительными ядрами осуществляется с использованием функций библиотеки MPI. Рассмотрен вопрос ускорения реализованного в коде параллельного алгоритма по сравнению со случаем линейной зависимости ускорения от числа вычислительных ядер. Проведен ряд расчетов с использованием различного числа треугольных ячеек и сравнение картин инициирования детонации. Для всех проведенных расчетов время инициирования детонации примерно одинаковое. Основная разница в картинах детонации связана с разрешением структур, связанных с течением газа и физико-химическими реакциями в смеси.


Лопато А.И. Математическое моделирование инициирования детонации в канале с профилированным торцом с использованием параллельных вычислений. Математическое моделирование и численные методы, 2023, № 4, с. 15–26


519.63 Математическое моделирование инициирования детонационной волны с использованием одностадийной и детальной кинетики химических реакций

Лопато А. И. (Институт автоматизации проектирования РАН), Кравченко А. Н. (Московский физико-технический институт)


doi: 10.18698/2309-3684-2025-2-3749


Работа посвящена численному исследованию инициирования детонации в плоском канале при отражении ударной волны от профилированного торца канала. Геометрия торца состоит из полуэллипса и двух участков плоской стенки. Математическая модель основана на двумерной системе уравнений Эйлера, дополненной кинетикой горения водородно-кислородной смеси при низких давлениях. Рассматривается применение, как глобальной одностадийной, так и детальной кинетик. В качестве детальной, используется кинетика Petersen-Hanson. Вычисления проводятся с применением метода конечных объемов на неструктурированных треугольных расчетных сетках. Используется численный метод второго порядка аппроксимации. Описывается процесс отражения от торца падающей ударной волны и перехода ударной волны в детонационную. Проводится сравнение результатов процесса инициирования детонации, полученных с использованием двух разных типов кинетики горения смеси.


Лопато А.И., Кравченко А.Н. Математическое моделирование инициирования детонационной волны с использованием одностадийной и детальной кинетики химических реакций. Математическое моделирование и численные методы, 2025, № 2, с. 37–49.


519.63 Математическое моделирование распространения пульсирующей волны газовой детонации в водородно-воздушной смеси с использованием детальной кинетики химических реакций

Лопато А. И. (Институт автоматизации проектирования РАН)


doi: 10.18698/2309-3684-2024-3-6580


Работа посвящена численному исследованию распространения пульсирующей волны газовой детонации. Математическая модель основана на системе уравнений Эйлера, записанной для многокомпонентного газа и дополненной моделью детальной кинетики химических реакций Petersen-Hanson. Данная модель кинетики является эффективной и работоспособной при описании процессов в водородно-воздушной и водородно-кислородной смеси. Вычислительный алгоритм основан на применении метода конечных объемов, ENO-реконструкции величин газодинамических параметров в расчетных ячейках, расчете потоков через грани ячеек с использованием метода AUSM, а также методов Рунге-Кутты для интегрирования по времени. Рассматривается случай прямого инициирования детонации у закрытого конца канала, заполненного стехиометрической водородно-воздушной смесью. Проведено математическое моделирование распространения пульсирующей детонационной волны. Исследуются механизмы, отвечающие за формирование высокочастотных и высокоамплитудных режимов пульсаций параметров лидирующей волны.


Лопато А.И. Математическое моделирование распространения пульсирующей волны газовой детонации в водородно-воздушной смеси с использованием детальной кинетики химических реакций. Математическое моделирование и численные методы, 2024, № 3, с. 65–80.