Numerical modeling of two-dimensional flows with detonation waves using high performance computing

Authors

  • P.S. Utkin Institute for Design Automation of RAS (IAP RAS)
  • P.S. Utkin Institute for Design Automation of RAS (IAP RAS)
  • P.S. Utkin Steklov Mathematical Institute of RAS

Keywords:

инициирование детонации, численное моделирование, высокопроизводительные параллельные вычисления, двумерные детонационные течения

Abstract

Some mathematical models and numerical methods used by the authors to model two-dimensional flows with detonation waves using high performance computing are described. An efficiency analysis of numerical algorithm parallelization is performed. The results of numerical experiments on the initiation of detonation in complex geometry regions are discussed. The problems in question are important both from the standpoint of fundamental issues of the nature of detonation flows in gas mixtures and from the standpoint of a number of practical applications. The paper was prepared on the basis of the authors’ report at the International Conference on Parallel Computing Technologies (PaVT-2008; http://agora.guru.ru/pavt2008).

Author Biographies

P.S. Utkin

P.S. Utkin

P.S. Utkin

References

  1. Марков В.В. Численное моделирование образования многофронтовой структуры детонационной волны // Докл. Акад. Наук СССР. 1981. 258, № 2. 314-317.
  2. Sedov L.I., Korobeinikov V.P., Markov V.V. The theory of propagation of blast waves // Proc. of the Steklov Institute of Mathematics. 1988. 2. 187-228.
  3. Современные проблемы исследования быстропротекающих процессов и явлений катастрофического характера / Под. ред. О.М. Белоцерковского, И.В. Семeнова, В.В. Маркова. М.: Наука, 2007.
  4. Frolov S.M., Aksenov V.S., Shamshin I.O. Detonation propagation through U-bends // Nonequilibrium Processes. 2005. 1. 348-364.
  5. Barth T., Ohlberger M. Finite volume methods: foundation and analysis // Encyclopedia of Computational Mechanics. 2004. 1. 439-470.
  6. Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Прокопов Г.П. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976.
  7. Колган В.П. Применение принципа минимальных значений производной к построению конечно-разностных схем для расчeта разрывных течений газовой динамики // Ученые записки ЦАГИ. 1972. 3, № 6. 68-77.
  8. Оран Э., Борис Дж. Численное моделирование реагирующих потоков. М.: Мир, 1990.
  9. Dongarra J., Foster I., Fox G., Gropp W., Kennedy K., Torczon L., White A. Sourcebook of parallel computing. New York: Morgan Kaufmann Publishers, 2003.
  10. Немнюгин С.А., Стесик О.Л. Параллельное программирование для многопроцессорных вычислительных систем. СПб.: БХВ-Петербург, 2002.
  11. Семeнов И.В., Ахмедьянов И.Ф., Уткин П.С. Разработка вычислительного комплекса для решения двух- и трeхмерных задач газодинамики реагирующих течений на многопроцессорных ЭВМ // Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах. Материалы VI Международного научно-практического семинара. 2. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского ун-та, 2007. 138-145. Система тестов производительности для параллельных компьютеров (http://parallel.ru/testmpi/).
  12. Солоухин Р.И. Детонационные волны в газах // Успехи физических наук. 1963. T. LXXX, вып. 4. 525-552.
  13. Щeлкин К.И. Неустойчивость горения и детонации газов // Успехи физических наук. 1965. 87, вып. 2. 273-302.
  14. Semenov I., Frolov S., Markov V., Utkin P. Shock-to-detonation transition in tubes with shaped obstacles // Pulsed and Continuous Detonations. Moscow: Torus Press Ltd, 2006. 159-169.
  15. Фролов С.М., Семeнов И.В., Комиссаров П.В., Уткин П.С.,
  16. Марков В.В. Сокращение длины и времени перехода горения в детонацию в трубе с профилированными регулярными препятствиями // Докл. РАН. 2007. 415, № 4. 1-5.
  17. Семeнов И.В., Уткин П.С., Марков В.В. Инициирование детонации в профилированных трубах // Тезисы докладов Всероссийской конференции «Проблемы механики сплошных сред и физики взрыва», посвящeнной 50-летию Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. Новосибирск, 2007. 151.
  18. Фролов С.М., Аксeнов В.С., Басевич В.Я. Сокращение предетонационного участка в капельной взрывчатой смеси комбинированными средствами // Докл. РАН. 2005. 401, № 2. 1-4.
  19. Roy G.D., Frolov S.M., Borisov A.A., Netzer D.W. Pulse detonation propulsion: challenges, current status, and future perspective // Progress in Energy and Combustion Science. 2004. 30. 545-672.

Published

11-04-2008

How to Cite

Семенов И.В., Уткин П.С., Марков В.В. Numerical Modeling of Two-Dimensional Flows With Detonation Waves Using High Performance Computing // Numerical Methods and Programming (Vychislitel’nye Metody i Programmirovanie). 2008. 9. 119-128

Issue

Section

Section 1. Numerical methods and applications