ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Возникновение температурного уступа — волны охлаждения из "Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений " Основным фактором, определяющим своеобразие процесса, является крайне резкая температурная зависимость прозрачности воздуха, о которой уже неоднократно говорилось выше. Если рассматривать температурную зависимость длины пробега некоторого среднего по спектру излучения, характерного для данной температуры, скажем, длины пробега квантов /IV, в 3—5 раз превышающих кТ ), и иметь в виду, что при постоянном давлении, близком к атмосферному, плотность воздуха уменьшается с возрастанием его температуры, то мы придем к следующим выводам. Длина пробега квантов меняется от километров при температурах порядка 6000° К до сотни метров при Т 8000° К, десятков метров при Т 10 000° К и десятка сантиметров при Г 15 000° К. [c.487] Очевидно, поток излучения, выходящего наружу из нагретого объема с плавным распределением температуры, определяется температурой того слоя (излучающего), в котором длина пробега имеет порядок характерных размеров задачи, порядка десятка метров. Наружные, менее нагретые слои прозрачны и сами практически не излучают света. Более глубокие — непрозрачны и рожденные в них кванты не в состоянии уйти на значительное расстояние. С подобным положением мы уже сталкивались при рассмотрении излучения прогревной зоны воздуха перед разрывом в очень сильной ударной волне. По аналогии можно и в настоящей задаче ввести понятие температуры прозрачности Т2, как такой температуры, при которой длина пробега света имеет порядок характерного расстояния, где заметно меняется температура. В отличие от задачи о свечении прогревного слоя, где размеры были 10- —10- см и температура прозрачности 20 000° К, здесь масштаб порядка 10 метров и температура прозрачности Гг Ю 000° К. [c.487] Представим себе теперь сферический объем неподвижного воздуха с плавным в начальный момент распределением температуры, меняющейся по радиусу от 100 000° К в центре до нескольких тысяч градусов на периферии, и посмотрим, как меняется это распределение с течением времени (при этом будем пренебрегать движением воздуха, которое могло бы возникнуть за счет градиентов давления). [c.487] В соответствии со сказанным выше, можно ожидать, что излучать и охлаждаться начнет слой с температурой порядка температуры прозрачности (Га 10 000° К) в следующий момент в плавном вначале распределении температуры образуется выемка , как показано на рис. 9.13. В дальнейшем эта выемка приобретает вид температурного уступа, который распространяется в глубь нагретого шара, к центру. [c.487] Изображая последовательные изменения распределения температуры на рис. 9.13, мы отвлеклись от изменения температуры за счет газодинамического движения, считая воздух неподвижным. В действительности уступ образуется еще до того, как давление воздуха падает до атмосферного и движение прекращается, а именно, когда скорость охлаждения излучением слоя с температурой 10 000° К становится сравнимой со скоростью адиабатического охлаждения, связанного с разлетом и расширением воздуха во взрывной волне. На более ранней стадии взрыва скорость адиабатического охлаждения велика и воздух не успевает высвечивать своей энергии, так как область температур 10 000° К, при которых мог бы образоваться уступ, очень быстро проскакивается , и воздух становится прозрачным, так и не успев потерять заметного количества энергии на излучение. В дальнейшем же, когда адиабатическое охлаждение по мере падения давления и замедления разлета уменьшается, на первый план выступает охлаждение излучением. Оценки показывают, что при взрыве с энергией = 10 эрг уступ за фронтом ударной волны начинает выявляться в слое с Г 10 000° К в момент г 10- сек, когда температура на фронте порядка 2000° К, а давление порядка 50 атм (давление во взрывной волне мало меняется от фронта к центру, см. 25 гл. I). [c.488] С учетом адиабатического охлаждения картина распределений температуры в воздухе, по которому распространяется волна охлаждения, изображена на рис. 9.14. По оси абсцисс отложена не эйлерова, а лагранжева координата, т. е. рис. 9.14 показывает, как меняется температура данных частиц воздуха и как распространяется волна охлаждения не по пространству, а по массе газа. [c.489] Вернуться к основной статье