Application of high performance computing to the solution of interior ballistics problems

Authors

  • I.V. Semenov
  • P.S. Utkin
  • I.F. Akhmedyanov
  • I.S. Menshov

Keywords:

interior ballistics
numerical modeling
high performance computing

Abstract

A mathematical model, a numerical algorithm, and an approach to its parallelization for the simulation of interior ballistics problems in the quasi-one-dimensional approximation using high performance computing are considered. The developed software is compared with a number of known application program packages for solving similar problems by the example of the AGARD test problem. The developed software can be used to solve a wide range of practically important problems in civil applications (such as the operation of gas generators, solid-propellant rocket engines or propellant charges for fire-fighting operations) and in special applications for the predictive modeling of interior ballistic processes in barrel systems.

New computational technologies

Downloads

Published

2011-04-11

Issue

Vol. 12 (2011): Issue 1.

Section

Section 1. Numerical methods and applications

Author Biographies

I.V. Semenov

Institute for Design Automation of RAS (IAP RAS)
• Senior Researcher

P.S. Utkin

Institute for Design Automation of RAS (IAP RAS)
• Researcher

I.F. Akhmedyanov

Institute for Design Automation of RAS (IAP RAS)
• Junior Researcher

I.S. Menshov

Keldysh Institute of Applied Mathematics of RAS
• Leading Researcher

References

  1. Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. М.: Оборонгиз, 1962.
  2. Klemens R., Gieras M., Kaluzny M. Dynamics of dust explosions suppression by means of extinguishing powder in various industrial conditions // J. of Loss Prevention in the Process Industries. 2007. 20, № 4-6. 664-674.
  3. Porterie B., Loraud J.C. An investigation of interior ballistics ignition phase // Shock Waves. 1994. 4. 81-93.
  4. Хоменко Ю.П., Ищенко А.Н., Касимов В.З. Математическое моделирование внутрибаллистических процессов в ствольных системах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999.
  5. Русяк И.Г., Ушаков В.М. Внутрикамерные гетерогенные процессы в ствольных системах. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2001.
  6. Nusca M.J., Controy P.J. Multiphase CFD simulations of solid propellant combustion in gun systems // Proc. of DoD High Performance Computing Modernization Program 2001 Users Group Conference. Biloxi, MS, 18-21 June 2001.
  7. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. 1. М.: Наука, 1987.
  8. Чудновский А.Ф. Теплообмен в дисперсных средах. М.: Гостехиздат, 1954.
  9. Захаренков В.Ф. Полуэмпирический метод расчета теплообмена в гладких и шероховатых трубах при течении горячих газовых потоков // Тр. Междунар. научно-практической конференции «Третьи Окуневские чтения». Санкт-Петербург. 24-29 июня 2002 г. 2. СПб.: Балт. гос. техн. ун-т, 2002. 176-185.
  10. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. М.: Госэнергоиздат, 1958.
  11. Ergun S. Fluid flow through packed columns // Chemical Engineering Progress. 1952. 48, N 2. 89-94.
  12. Barth T., Ohlberger M. Finite volume methods: foundation and analysis // Encyclopedia of Computational Mechanics. 2004. 1. 439-470.
  13. Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Прокопов Г.П. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976.
  14. Куликовский А.Г., Погорелов Н.В., Семенов А.Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений. М.: Физматлит, 2001.
  15. Woodley C., Carriere A., Franco P., Groger T., Hensel D., Nussbaum J., Kelzenberg S., Longuet B. Comparisons of internal ballistics simulations of the AGARD gun // Proc. of 22nd International Symposium on Ballistics. Vancouver, Canada, November 2005. 338-346.
  16. Gollan R.J., Johnston I.A., O’Flaherty B.T., Jacobs P.A. Development of gasbar: a two-phase flow code for the interior ballistics problem // Proc. of 16th Australasian Fluid Mechanics. Crown Plaza, Gold Coast, Australia, 2-7 December, 2007. 295-302.
  17. Longuet B., Pieta P.D., Franco P., Legeret G., Papy A., Boisson D., Reynaud C., Millet P., Taiana E., Carrere A. Mobidic-NG: a 1D/2D CFD code suitable for interior ballistics and vulnerability modelling // Proc. of 22nd International Symposium on Ballistics. Vancouver, Canada, November, 2005. 362-371.
  18. Семенов И.В., Меньшов И.С., Ахмедьянов И.Ф., Уткин П.С., Марков В.В. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ N 2011610905 «Программный комплекс БАРС-1МП».
  19. Закаменных Г.И., Чернов В.В., Абдуллин А.К., Семенов И.В., Уткин П.С., Лебедева А.Ю., Ахмедьянов И.Ф. Экспериментальное и численное исследование влияния положения модульного заряда на характеристики выстрела // Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные основы баллистического проектирования». Санкт-Петербург, 28 июня-2 июля 2010 г. 1. СПб.: Балт. гос. техн. ун-т, 2010. 119-122.