Studying the Process of Pulsed Loading of a Water-Filled Cylindrical Container

I. I. Valov

doi:10.17804/2410-9908.2021.6.037-044

I. I. Valov

STUDYING THE PROCESS OF PULSED LOADING OF A WATER-FILLED CYLINDRICAL CONTAINER

DOI: 10.17804/2410-9908.2021.6.037-044

The paper solves the problem of determining the pressure field in a liquid during experimental testing of the motion of objects under water. A calculation method is given for determining the pressure field on the walls of a cylindrical container during the intensive development of a spherical gas cavity in a liquid. The presence of solid container walls is taken into account by placing fictitious sources on them with an intensity that ensures the fulfillment of the non-leakage condition. The law of development of a gas bubble, similar to the Rayleigh equation, is derived; the mass of gas in the bubble is determined in accordance with the Saint-Venant equation. The pressure at the container point of interest to the researcher is calculated with the use of the Cauchy-Lagrange integral. The constructed method makes it possible to estimate the loads on the experimental stand in the event of an emergency situation.

Keywords: hydrodynamic experiment, pressure field in a liquid

References:

Kochin N.E., Kibel I.A., Roze N.V. Teoreticheskaya gidromekhanika [Theoretical Hydromechanics]. Moscow, Fizmatgiz Publ., 1964, vol. 1, 584 p. (In Russian).
Milne-Thompson L. M. Teoreticheskaya gidromekhanika [Theoretical Hydrodynamics]. Moscow, Mir Publ., 1964, 660 p. (In Russian).
Sedov L.I. Mekhanika sploshnoy sredy [Continuum Mechanics]. Moscow, Nauka Publ., 1970, vol. 2, 568 p. (In Russian).
Chizhiumov S.D. Osnovy gidromekhaniki [Fundamentals of Hydrodynamics: a tutorial]. Komsomolsk-on-Amur, KnAGTU Publ., 2007, 106 p. (In Russian).
Degtyar V.G., Pegov V.I. Gidromekhanika ballisticheskikh raket podvodnykh lodok [Submarine Ballistic Missile Hydrodynamics]. Miass, KB im. Akad. V.P. Makeeva Publ., 2004, 256 p. (In Russian).
Degtyar V.G., Pegov V.I., Merkulov E.S. Numerical simulation of the evolution of the cavity boundary during torpedo launch. Vestnik YuURGU. Seriya Matematicheskoe Modelirovanie i Progrmmirovanie, 2013, 6 (1), pp. 5–12. (In Russian).
Spevak L.F., Nefedova O.A. Parallelizing the Solution of the Nonlinear Heat Conduction Problem with the Application of the Opencl Library. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures, 2016, iss. 6, pp. 80–91. DOI: 10.17804/2410-9908.2016.6.080-091. Available at: http://dream-journal.org/issues/2016-6/2016-6_113.html (accessed: 12.12.2018).
Kazakov A.L., Spevak L.F., Nefedova O.A. Simultenious Application of the Boundary Element Method and the Power Series Method for Solving a Two-Dimensional Problem of Heat Wave Motion. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures, 2017, iss. 6, pp. 6–15. DOI: 10.17804/2410-9908.2017.6.006-015. Available at: http://dream-journal.org/issues/2017-6/2017-6_151.html (accessed: 12.12.2018).
Pegov V.I., Moshkin I.Yu. Applying the Method of Plane Sections for Evaluating the Parameters of Flight Vehicles under Multiphase Flow. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures, 2020, iss. 4, pp. 48–61. DOI: 10.17804/2410-9908.2020.4.048-061. Available at: http://dream-journal.org/issues/2020-4/2020-4_299.html (accessed: 23.12.2021).
Pegov V.I., Moshkin I.Yu. Applying An Updated Method of Markers to Defining Transient Force Impact under Multiphase Flowing. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures, 2020, iss. 5, pp. 45–57. DOI: 10.17804/2410-9908.2020.5.045-057. Available at: http://dream-journal.org/issues/2020-5/2020-5_300.html (accessed: 23.12.2021).

И. И. Валов

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИМПУЛЬСНОГО НАГРУЖЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ, ЗАПОЛНЕННОЙ ВОДОЙ

Статья посвящена решению задачи определения поля давлений в жидкости при экспериментальной отработке движения объектов под водой. Приводится методика расчетов по определению поля давлений на стенки цилиндрической емкости при интенсивном развитии в жидкости сферической газовой полости. Наличие твердых стенок емкости учитывается путем размещения на них фиктивных источников с интенсивностью, обеспечивающей выполнение условия непротекания. Выведен закон развития газового пузыря, аналогичный уравнению Рэлея, масса газа в пузыре определена в соответствии с уравнением Сен–Венана. Давление в интересующей исследователя точке емкости находится с использованием интеграла Коши–Лагранжа. Построенная методика дает возможность оценить нагрузки на экспериментальный стенд в случае возникновения нештатной ситуации.

Ключевые слова: гидродинамический эксперимент, поле давлений в жидкости

Библиография:

Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика. – Москва : Физматгиз, 1963. – Т.1. – 584 с.
Милн-Томпсон Л. М. Теоретическая гидродинамика. – Москва : Мир, 1964. – 660 с.
Седов Л. И. Механика сплошной среды. – Москва : Наука, 1970. – Т. 2. – 568 с.
Чижиумов С. Д. Основы гидродинамики : учеб. пособие. – Комсомольск-на-Амуре : КнАГТУ, 2007. – 106 с.
Дегтярь В. Г., Пегов В. И. Гидродинамика баллистических ракет подводных лодок. – Миасс : КБ им. акад. В. П. Макеева, 2004. – 256 с.
Дегтярь В. Г., Пегов В. И., Меркулов Е. С. Численное моделирование эволюции границы каверны при пуске торпеды // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математическое моделирование и программирование». – 6 (1). – 2013 – С. 5–12.
Спевак Л. Ф., Нефедова О. А. Распараллеливание решения нелинейной задачи теплопроводности с использованием библиотеки OPENCL. – URL: http://dream-journal.org/issues/2016-6/2016-6_113.html (дата обращения: 23.12.2021).
Kazakov A. L., Spevak L. F., Nefedova O. A. Simultenious Application of the Boundary Element Method and the Power Series Method for Solving a Two-Dimensional Problem of Heat Wave Motion // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. – 2017. – Iss. 6. – P. 6–15. – DOI: 10.17804/2410-9908.2017.6.006-015. – URL: http://dream-journal.org/issues/2017-6/2017-6_151.html (accessed: 12.12.2018).
Pegov V. I., Moshkin I. Yu. Applying the Method of Plane Sections for Evaluating the Parameters of Flight Vehicles under Multiphase Flow // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. – 2020. – Iss. 4 – P. 48–61. – DOI: 10.17804/2410-9908.2020.4.048-061. – URL: http://dream-journal.org/issues/2020-4/2020-4_299.html (accessed: 23.12.2021).
Pegov V. I., Moshkin I. Yu. Applying an Updated Method of Markers to Defining Transient Force Impact under Multiphase Flowing // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. – 2020. – Iss. 5. – P. 45–57. – DOI: 10.17804/2410-9908.2020.5.045-057. – URL: http://dream-journal.org/issues/2020-5/2020-5_300.html (accessed: 23.12.2021).

Библиографическая ссылка на статью

Valov I. I. Studying the Process of Pulsed Loading of a Water-Filled Cylindrical Container // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2021. - Iss. 6. - P. 37-44. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2021.6.037-044. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2021-6/2021-6_352.html
(accessed: 21.12.2024).