The characteristic Cauchy problem of standard form for describing the outflow of a polytropic gas into vacuum from an obligue wall

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The initial-boundary value problem for the system of equations of gas dynamics, the solution of which describes the expansion of a polytropic gas into vacuum from an oblique wall in the space of self-similar variables x/ty/t in the general inconsistent case, is reduced to the characteristic Cauchy problem of standard form in the space of new independent variables ϑζ. Equation ϑ=0 defines the characteristic surface through which the double wave adjoins the well-known solution known as the centered Riemann wave. Equation ζ=0 means that an oblique wall is chosen for the new coordinate axis, on which the impermeability condition is satisfied. For this new initial-boundary value problem, in contrast to the well-known solution of a similar problem obtained by S. P. Bautin and S. L. Deryabin in the space of special variables, the theorem of existence and uniqueness for the solution of the system of equations of gas dynamics in the space of physical self-similar variables in the form of a convergent infinite series was proved. An algorithm is described to build the series coefficients.

About the authors

Eugeny I. Pon’kin

Snezhinsk Physic Institute of the National Research Nuclear University MEPhI

Author for correspondence.
Email: epnk@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-7848-3167
SPIN-code: 5566-8860
Scopus Author ID: 57222760792
http://www.mathnet.ru/person186131

Postgraduate Student

Russian Federation, 8, Komsomolskay st., Snezhinsk, 456776

References

  1. Courant R., Hilbert D. Methods of Mathematical Physics, vol. 2, Partial Differential Equations. New York, London, John Wiley & Sons, 1962, xxii+830 pp.
  2. Stanyukovich K. P. Unsteady motion of Continuous Media. London, Pergamon Press, 1960, xv+745 pp.
  3. Bautin S. P. Matematicheskoe modelirovanie sil’nogo szhatiia gaza [Mathematical Modeling of Strong Gas Compression]. Novosibirsk, Nauka, 2007, 312 pp. (In Russian)
  4. Zababakhin E. I., Zababakhin I. E. Iavleniia neogranichennoi kumuliatsii [Phenomena of Unlimited Cumulation]. Moscow, Nauka, 1988, 177 pp. (In Russian)
  5. Dolgoleva G. V., Zabrodin A. V. Kumuliatsiia energii v sloistykh sistemakh i realizatsiia bezudarnogo szhatiia [Energy Accumulation in Layered Systems and Implementation of Shockless Compression]. Moscow, Fizmatlit, 2004, 69 pp. (In Russian). EDN: UGLKZR.
  6. Bernstein L. A. Reactions on Excited States using the National Ignition Facility. Nuclear Astrophysics using NIF, Preprint No. UCRL PRES-233342. Livermore, Lawrence Livermore Nat. Lab., 2007.
  7. Suchkov V. A. Flow into a vacuum along an oblique wall, J. Appl. Math. Mech., 1963, vol. 27, no. 4, pp. 1132–1134. EDN: YQXWVA. DOI: https://doi.org/10.1016/0021-8928(63)90195-3.
  8. Sidorov A. F. Some estimates for the degree of energy cumulation in two- and three-dimensional shockless compression of a gas, Dokl. Math., 1991, vol. 36, no. 5, pp. 347–349.
  9. Bautin S. P., Deryabin S. L. Matematicheskoe modelirovanie istecheniia ideal’nogo gaza v vakuum [Mathematical Modeling of Ideal Gas Flow into Vacuum]. Novosibirsk, Nauka, 2005, 390 pp. (In Russian). EDN: QJPIDD.
  10. Kubanova A. K. On one form of analytical solution of gas outflow in a porous medium, Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Fiz.-Mat. Nauki [J. Samara State Tech. Univ., Ser. Phys. Math. Sci.], 2003, no. 19, pp. 38–41 (In Russian). EDN: EBRVIL. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu137.
  11. Deryabin S. L. One-dimension escape of self-gravitating ideal gas into vacuum, Vychisl. Tekhnol. [Comput. Technol.], 2003, vol. 8, no. 4, pp. 32–44 (In Russian). EDN: KZAREX.
  12. Bautin S. P., Pon’kin E. I. Self-similar solutions of the problem of polytropic gas flow along an oblique wall into vacuum, J. Appl. Mech. Tech. Phys., 2021, vol. 62, no. 1, pp. 32–40. EDN: YQXWVA. DOI: https://doi.org/10.1134/S0021894421010041.
  13. Ovsyannikov L. V. Lektsii po osnovam gazovoi dinamiki [Lectures on the Fundamentals of Gas Dynamics]. Moscow, Izhevsk, Inst. Comp. Studies, 2003, 335 pp. (In Russian). EDN: QJPLMV.
  14. Bautin S. P. Kharakteristicheskaia zadachi Koshi i ee prilozheniia v gazovoi dinamike [Characteristic Cauchy Problem and its Applications in Gas Dynamics]. Novosibirsk, Nauka, 2009, 368 pp. (In Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. (a) Initial configuration (t = 0); (b) the flow configuration at t > 0: quiescent gas region (0), the flow region in the form of a centered wave (1), the flow region in the form of a double wave (2), and the vacuum region (3)

Download (218KB)

Copyright (c) 2022 Authors; Samara State Technical University (Compilation, Design, and Layout)

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».