2.3.1.2.7. Нестационарная и высокоскоростная гидродинамика неидеальных, многокомпонентных и многофазных сред, экспериментальные и математические модели, структурно - фазовые изменения при динамических, ударно-волновых, гравитационных и электродинамических воздействиях.

Объектом исследования является нестационарная и высокоскоростная гидродинамика неидеальных, многокомпонентных и многофазных сред и структурно-фазовые изменения в них при ударно-волновых и электродинамических воздействиях. Целью исследований являются экспериментальные и математические модели, описывающие такие процессы. Разработана новая модель, способная описывать термодинамические характеристики состояния вещества после ударно-волнового полиморфного превращения и фазовые переходы в многокомпонентных гетерогенных материалах. В рамках этой модели описаны фазовые переходы графит – алмаз, в кремнеземе и в нитриде бора. Построена новая термодинамически равновесная модель для многокомпонентных гетерогенных материалов. Показана достоверность модели на примере чистого германия и его сплавов. Интерес к исследованиям сжимаемости таких материалов и сплавов связан с возможностью создания материалов с необходимыми свойствами. Для моделирования двухфазных течений с границами жидкость-пар широкое распространение получил метод решеточных уравнений Больцмана (LBM). При этом на границах раздела фаз имеется поверхностное натяжение, а также испарение флюида. Поверхностное натяжение определяется по закону Лапласа, а закономерности испарения чистого пара в LBM ранее не исследовались. Построена физико-математическая модель для описания испарения жидкости в условиях открытого пространства на верхней границе расчетной области. Модель реализована в виде компьютерной программы. Впервые получены зависимости, которые согласуются с законом испарения Герца – Кнудсена. В численных экспериментах рассмотрены способы управления поведением диэлектрических капель, находящихся на твердой поверхности, с помощью электрического поля. В зависимости от величины и степени неоднородности поля наблюдается изменение формы капли (вытягивание или расплющивание), разрыв капли с образованием кольцевой структуры и миграция капель по поверхности электрода. Исследованы смеси трансформаторного масла с добавкой углеродных нанотрубок. Обнаружено формирование одиночного стримера с поверхности газового пузырька после (и вследствие) частичного электрического разряда в пузырьке. Это можно объяснить конгломератами нанотрубок с противоположной стороны пузырька, которые являются источниками свободных электронов. Наиболее вероятный механизм разрушения вулканической магмы на систему газ-частицы связан с кавитационным «взрывом» в интенсивных волнах декомпрессии. Выполнено численное моделирование нелинейных процессов взаимодействия ударной волны, распространяющейся в ударной трубе, с пузырьковыми средами. Использовалась физико-математическая модель кавитационных процессов Иорданского – Когарко – ван Вайнгаардена. Рассмотрены две постановки – с осевой симметрией и одномерная. Экспериментально реализован процесс инициирования пузырьковой детонации при переходе ударной волны из недетонирующей пузырьковой среды в химически активную пузырьковую среду. Впервые показано, что разрушение материалов при кавитации может быть связано с фокусировкой акустической энергии на небольшой глубине от свободной поверхности и образованием спиральных структур нарушения сплошности.