Численное моделирование течения реального газа Ван-дер-Ваальса в ударной трубе

Аннотация

В работе проводится математическое моделирование течения реального газа в ударной трубе. Численное решение задачи выполняется на основе метода С. К. Годунова с использованием уравнения состояния Ван-дер-Ваальса. Газодинамические процессы исследуются как в областях классического поведения газа, так и в неклассической области, в которой фундаментальная производная отрицательна. Проведенные расчеты для случаев формирования в идеальном газе двух волн разрежения, двух ударных волн, а также ударной волны и волны разрежения одновременно показали хорошее соответствие результатов аналогичным расчетам и известным теоретическим данным. Для случая неклассического поведения газа исследовалось вещество с большой удельной теплоемкостью по отношению к ее молекулярной массе вблизи критической точки кривой насыщения. Рассматривались три варианта начальных состояний газа, в процессе развития течения в которых формировались области неклассического поведения вещества. Во всех исследуемых вариантах в газе формируется ударная волна, распространяющаяся в сторону меньшего значения давления и волны разрежения, двигающиеся в сторону большего давления в газе. Показано, что в неклассической области течения ударная волна сглаживается, в то время как волны разрежения при отрицательных значениях фундаментальной производной формируют скачок разрежения, и крутизна кривых параметров течения возрастает.