Ударные волны слоем

Поверхностное упрочнение металлов производят ударными волнами при использовании лазеров, генерирующих последовательности импульсов. У поверхности металла образуется слой плазмы. Плазма распространяется навстречу лазерному лучу, в результате чего рождается ударная волна. Поскольку луч представляет собой последовательность импульсов, возникает последовательность ударных волн. Воздействие волн на металлическую деталь оказывает в данном случае такое влияние, как при холодной обработке металла давлением. [c.298]

Обратимся к анализу изменения температур газа и частиц поперек ударного слоя на оси симметрии течения. Как следует из пунктирных кривых на рис.2 (приведены результаты для = 0,4) частицы диа- " метра = ю мкм достигают теплового равновесия с газом. Ео всех рассмотренных случаях за ударной волной происходит повышение температуры газа. Для частиц мелкой фракции (в рассмотренном примере = [c.65]

Разумеется, истинный механизм возрастания энтропии в ударных волнах заключен в диссипативных процессах, происходящих в тех весьма тонких слоях вещества, которые в действительности представляют собой физические ударные волны (см. 93). Замечательно, однако, что величина этой диссипации целиком определяется одними лишь законами сохранения массы, энергии и импульса, примененными к обеим сторонам этих слоев их ширина устанавливается как раз такой, чтобы дать требуемое этими законами сохранения увеличение энтропии. [c.459]

Мы говорили до сих пор об ударных волнах как о геометрических поверхностях, не обладающих толщиной. Рассмотрим теперь вопрос о структуре реальных физических поверхностей разрыва. Мы увидим, что ударные волны с небольшими скачками величин представляют собой в действительности переходные слои конечной толщины, уменьшающейся при увеличении величины скачков. Если же скачки величин в ударной волне не малы, то, действительно, разрыв происходит настолько резко, что в макроскопической теории не имеет смысла говорить о его толщине. [c.489]

Соотношения (85,1—3) на ударной волне были получены из условий постоянства потоков вещества, импульса и энергии. Если рассматривать поверхность разрыва как слой конечной толщины, то эти условия надо писать не в виде равенства соответствующих величин по обе стороны разрыва, а в виде их постоянства вдоль всей толщины разрывного слоя. Первое из этих условий (85,1) не меняется [c.489]

Мы будем рассматривать здесь ударные волны, в которых все величины испытывают лишь малый скачок. Тогда и все разности V—Vi, р — Pi ИТ. п. между значениями величин внутри переходного слоя и вне его тоже малы. Из получающихся ниже соотношений видно, что 1/6 (где б — ширина разрыва) есть величина первого порядка малости по р2 — Pi- Поэтому дифференцирование по X увеличивает порядок малости на единицу (так, производная dp/dx — величина второго порядка). [c.490]

Правая сторона второго из этих уравнений обращается в нуль лишь на границе слоя. Поскольку температура позади ударной волны должна быть выше, чем впереди нее, то отсюда следует, что на протяжении всей ширины переходного слоя [c.498]

Если эта производная отрицательна и на всем протяжении ширины переходного слоя, то по мере сжатия вещества (уменьшения V) при переходе со стороны 1 на сторону 2 температура будет монотонно возрастать в согласии с неравенством (95,3). Другими словами, мы будем иметь дело с ударной волной, сильно расширенной благодаря большой теплопроводности (расширение может оказаться столь большим, что самое представление [c.498]

Наличие вязкости и теплопроводности приводит к возникновению ширины у слабого разрыва, так что слабые разрывы, как и сильные, представляют собой в действительности некоторые переходные слои. Однако в отличие от ударных волн, ширина которых зависит только от их интенсивности и постоянна во времени, ширина слабого разрыва растет со временем, начиная с момента образования разрыва. Закон, по которому происходит это возрастание, легко найти (качественно) исходя из аналогии между перемещением слабого разрыва и распространением малых звуковых возмущений. При наличии вязкости и теплопроводности возмущение, сконцентрированное первоначально [c.501]

Найдем еш,е закон, по которому меняется со временем полная энергия газа в области автомодельного движения. Размеры (по радиусу) этой области — порядка величины радиуса R ударной волны и уменьшаются вместе с ним. Примем условно за границу автомодельной области некоторое определенное значение r/R = li. Полная энергия газа в сферическом слое между р диусами R и после введения безразмерных переменных выражается интегралом [c.568]

В ударной волне давление испытывает скачок, возрастая по направлению движения газа. Поэтому, если бы ударная волна пересекла поверхность тела, то вблизи места пересечения имелось бы конечное возрастание давления на отрезке очень малой длины, т. е. имелся бы очень большой положительный градиент давления. Но мы знаем, что такое резкое возрастание давления вблизи твердой стенки невозможно (см. конец 40) оно должно вызвать явление отрыва, в результате чего картина обтекания изменится таким образом, что ударная волна отодвинется на достаточное расстояние от поверхности тела. Исключение составляют лишь ударные волны достаточно слабой интенсивности. Из изложенного в конце 40 доказательства ясно, что невозможность положительного скачка давления на границе пограничного слоя связана с предположением о достаточно большой величине этого скачка он должен превосходить некоторый предел, зависящий от значения R и убывающий с его увеличением. [c.585]

Таким образом, стационарное пересечение ударных волн с верхностью твердого тела возможно лишь для ударных волн не слишком большой интенсивности, — тем меньшей, чем выше R. Предельная допустимая интенсивность ударной волны зависит так> е и от того, является ли пограничный слой ламинарным или турбулентным. Турбулизация пограничного слоя затрудняет возникновение отрыва ( 45). Поэтому при турбулентном пограничном слое от поверхности тела могут отходить более сильные ударные волны, чем при ламинарном пограничном слое. [c.585]

Подчеркнем, что для изложенных рассуждений существенно, чтобы пограничный слой имелся перед ударной волной (т. е. вверх по течению от нее). Поэтому сказанное выше не относится к волнам, отходящим от переднего края тела, как это может, например, иметь место при обтекании острого клина (о чем будет подробно идти речь в следующем параграфе). В последнем случае газ подходит к краю угла извне, т. е. из пространства, в котором никакого пограничного слоя не существует ясно поэтому, что изложенные соображения ни в какой мере не за- [c.585]

Таким образом всякий импульс, в котором скорости частиц возрастают не мгновенно, но достигают значений, превосходящих скорость звука в газе, превращается в ударную волну. Так происходит, например, образование ударной волны при взрыве, когда давление образовавшихся при взрыве газов возрастает хотя и очень быстро, но все же с конечной скоростью. Но независимо от механизма возникновения ударной волны в реальном газе не могут существовать в буквальном смысле разрывы давления, плотности и скорости. Поэтому рассмотренный механизм возникновения ударной волны приводит не к образованию разрывов в буквальном смысле слова, а к возникновению у фронта импульса сжатия тонкого слоя с очень большими градиентами плотности, давления и скорости частиц. Но большие градиенты скоростей приводят к большим потерям энергии за счет вязкости, а большие градиенты сжатия, а значит и повышения температуры газа, — к большим потерям за счет теплопроводности. Поэтому потери энергии в ударной волне велики, и при распространении она гораздо быстрее ослабевает, чем слабый импульс сжатия. [c.583]

Впереди тела, движущегося в среде со скоростью, большей скорости звука в ней, находится головной участок ударной волны. У тел, им.еющих заостренную форму, головной участок ударной волны располагается очень близко к острию (рис. 192). Если тело имеет затупленную форму, то ударная волна отрывается от движущегося тела и распространяется впереди него (рис. 193). Перед головным участком ударной волны находится невозмущенная область /, а за фронтом этой волны — возмущенная область 2. Когда ударная волна доходит до какой-либо частицы среды, ее скорость возрастает скачком. Если в трубе слой сжатого газа между ударной волной и поршнем все время возрастает, то в данном случае, когда нет стенок, частицы сжатого газа непрерывно расходятся в стороны, освобождая место для движущегося тела. Поэтому слой газа между фронтом ударной волны и равномерно движущимся телом имеет постоянную толщину. Частицы газа, поступающие в этот слой, непрерывно расходятся пз него в стороны, вызывая возмущения в окружающей среде. [c.240]

Так, например, если в результате взаимодействия пограничного слоя на пластине и падающей на нее ударной волны (при критическом отношении давления в ней) возникает Л-образ-ный скачок, сопровождаемый отрывом пограничного слоя (рис. 10.66), то, кроме потерь в системе ударных волн, возникают принципиально новые потери, связанные с наличием оторвавшегося потока. Если густота решетки пластин столь велика, что оторвавшийся поток внутри межлопаточного канала полностью выравнивается, то суммарная величина потерь остается такой же, как и для рассмотренного выше случая, когда влияние взаимодействия пограничного слоя и скачка не учитывалось произойдет только перераспределение потерь между зоной ударных волн и областью выравнивания потока. Увеличение потерь на выравнивание полностью компенсируется уменьшением по- [c.91]

В общем случае обтекания тела предположение Ньютона, разумеется, не оправдывается в связи с тем, что возмущение, вызванное телом в потоке, распространяется на большое расстояние от тела и постепенно с удалением от тела ослабляется, т. е. соседние струйки газа имеют разные направления и величины скоростей. Однако при обтекании тела с большой сверхзвуковой скоростью закон Ньютона становится справедливым, так как в этом случае ударная волна располагается близко к поверхности тела и все струйки до ударной волны имеют одинаковые направление и величину скорости (невозмущенного потока), а за ударной волной движутся в тонком слое между нею и телом и приобретают скорости, параллельные поверхности тела. Чем больше число Маха и тоньше тело, тем ближе к действительности теория Ньютона. Вместе с тем следует отметить, что даже в пре- [c.118]

В тех случаях, когда пограничный слой намного тоньше ударного слоя (зоны между ударной волной и поверхностью тела), расчет напряжений трения и теплообмена ведется обычными методами, разработанными в теории пограничного слоя (гл. VI). [c.128]

Особенностью электромагнитной объемной силы является то, что в отличие от других объемных сил (силы тяжести, инерционных сил) ею можно управлять, воздействуя на вызывающие ее. электрическое и магнитное поля. Изменяя величину электромагнитной силы, можно влиять на интенсивность и форму ударных волн, увеличивать критическое значение числа Рейнольдса при переходе ламинарного режима течения в турбулентный, замедлять пли ускорять поток электропроводной жидкости (или газа), вызвать деформацию профиля скорости п отрыв пограничного слоя. [c.178]

При обтекании тела без скачков уплотнения и отсоединенных ударных волн температура на внешней границе пограничного слоя принимается равной температуре газа в невозмущенном потоке. В противном случае под Тл надо понимать температуру газа за ударной волной или за скачком уплотнения. [c.384]

Эти формулы можно использовать также при расчете теплоотдачи на боковой поверхности конуса. По мере удаления от вершины конуса ширина пограничного слоя увеличивается, поэтому толщина его растет медленнее, чем на плоской поверхности. Этот фактор приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи на поверхности конуса по сравнению с пластиной. Его влияние можно учесть введением в правую часть уравнений (10.25) и (10.26) поправки, равной / 3. При расчете теплоотдачи конуса величина скорости газа должна определяться по параметрам потока за ударной волной. [c.385]

Образование ударной волны около тела иллюстрируется рис. 10.4. Вблизи критической точки число Re имеет небольшое значение и потому можно предположить, что пограничный слой имеет ламинарный характер. [c.385]

Для установления условий на поверхности разрыва (рис. 18) рассмотрим тонкий слой с большим градиентом всех параметров и проинтегрируем (1.3.34), (1.3.37) по толщине слоя h, затем выполним предельный переход, устремляя /г к нулю. В результате получим следующие условия на фронте ударной волны [c.39]

Схема течения около затупленного конического тела изображена на рис. 10.25. Перед телом 1 образуется отошедшая ударная волна 2 с переменной интенсивностью в различных точках ее поверхности. Эта интенсивность наибольшая в окрестности точки О полного торможения. Можно считать, что здесь волна представляет собой прямой скачок уплотнения. Переход частиц газа через такой сильный скачок сопровождается значительными потерями полного напора и повышением энтропии. В результате поверхность тела как бы покрывается слоем 3 некоторой толщины, в котором газ обладает высокой энтропией. В этом слое, называемом высокоэнтропийным, скорость газа меньше, чем при прочих равных условиях на поверхности острого конуса, где нет такого интенсивного скачка и газ тормозится слабее (рис. 10.25). [c.492]

Процессы переноса энергии в форме излучения, как показывают расчеты, могут также существенно повлиять на параметры газа за скачком. Излучение газа обусловливает значительное уменьшение температуры и, как следствие, повышение плотности в ударном слое и на поверхности обтекаемого тела. Такое повышение плотности, особенно заметное вблизи точки полного торможения, приводит к уменьшению отхода ударной волны. [c.497]

Известно, что затупленную поверхность можно считать оптимальной с точки зрения теплообмена, однако при этом затупленный носок испытывает наиболее интенсивное тепловое воздействие. В связи с этим здесь отражены вопросы, связанные с определением теплового (конвективного и радиационного) потока к затупленным носовым частям тел различной конфигурации (сферический носок, плоский торец). Приведены примеры расчета, в которых дана оценка влияния завихренности потока за криволинейной ударной волной на теплопередачу. Кроме того, ряд вопросов и задач посвящен расчету равновесной температуры поверхности летательных аппаратов в различных газодинамических условиях, в том числе и с учетом влияния диффузии в пограничном слое. [c.670]

Поверхности разрыва. При течении гетерогенной смеси могут возникать зоны (ударные волны, пристенные слои, контактные поверхности), в которых параметры среды изменяются существенно на расстояниях порядка размеров самих включений или меньших (нулевых с точкп зрения сплошной среды). В этих зонах представления сплошной гетерогенной среды и следующие из них дифференциальные уравнения (1.2.5) или (1.3.25) не имеют смысла. Поэтому, как это обычно делается, необходимо ввести в рассмотрение поверхность разрыва параметров течения, по обе стороны от которой выполняются уравнения непрерывного движения. Получим основные условия на поверхности разрыва исходя из интегральных уравнений 1, которые применим к малому цилиндрическому объему, покоящемуся относптельно Sj,, с основаниями, параллельными 5 , и расположенными по разные стороны от нее. Пропуская обычные в таких ситуациях выкладки [23] и предполагая, что процессы фазовых превращений в этих тонких слоях (поверхностях) не успевают произойти, из (1.1.4), (1.1.9), (1.1.19) для случая двухфазной смеси т = 2) получим [c.42]

Для ударной волны, распространяющейся в смеси, определенный вклад в ее шнрину возникает также и от процессов диффузии в переходном слое. Вычисление этого вклада см. Дьяков С. А7. — ЖЭТФ, 1954, т. 27, с, 283 [c.493]

Фундаментальную роль в явлении стационарного пересечения ударных волн с поверхностью обтекаемого тела играет их взаимодействие с пограничным слоем. Свойства этого взаимодействия весьма сложны и их детальное рассмотрение выходит за рамки этой книги. Мы ограничимся здесь лишь некоторыми оби1ими утверждениями ). [c.585]

В пограничном слое непременно имеется прилегающая к поверхности тела дозвуковая часть, в которую уДарнйя волна вообш,е не мои<ет проникнуть. Говоря условно о пересечении, мы отвлекаемся от этого обстоятельства, несуш,ественного для нижеследующих рассуждений. [c.585]

Т. е. в течение некоторого характерного для кинетики данной реакции времени т ). Поэтому ясно, что за ударной волной будет следовать передвигающийся вместе с нею слой, в котором и происходит горение, причем толщина этого слоя равна произведению скорости распространения волны на время т. Существенно, что она не зависит от размеров тел, фигурирующих в данной конкретной задаче. Поэтому при достаточно больших характерных размерах задачи можно рассматривать ударную волну вместе со следующей за ней областью горения как одну поверхность разрыва, отделяющую сгоревший газ от несгорев-шого. О такой поверхности разрыва мы будем говорить как о детонационной волне. [c.671]

Проследим теперь (следуя Я. Б. Зельдовичу, 1940) за ходом изменения состояния вещества вдоль слоя конечной ширины, которым в действительности является детонационная волна. Передний фронт детонационной волны представляет собой истинную ударную волну в газе / (исходной горючей смеси). В ней вещество подвергается сжатию и нагреванию, приводящему его в состояние, изображающееся точкой d (рис. 132) на ударной адиабате газа I. В сжатом веществе начинается химическая реакция, по мере протекания которой состояние вещества изображается точкой, передвигающейся вниз по хорде da при этом выделяется тепло, вещество расширяется, а его давление падает. Так продолжается до тех пор, пока не закончится горение и не выделится все тепло реакции. Этому моменту соответствует точка с, лежащая на детонационной адиабате, изображающей конечные состояния продуктов горения. Что же касается нижней точки Ь пересечения хорды ad с детонационной адиабатой, то [c.672]

В литературе [11, 14 делается вывод о сопоставимости количесз в теплоты, выделяемых в ударных волнах и пограничном слое струи на стенках полузамкнутой емкости. 7 акже показано, что по мере роста относительной величины пульсаций давления на входе в полость доминирующим источником выделения тепла становится процесс диссипации энергии в ударных волнах. [c.178]

Рассмотрим ударную волну, распространяющуюся в воздухе. За фронтом ее перемещается зона сжатия, в которой значения плотности р и давления р воздуха значительно превышают значения плотности (л, и давления ро в невозмущенной области. Вслед за зоной сжатия в ударной волне сразу же следует зона разрежения е пониженными значениями плотности и давления (рис. 194). Обозначим через с скорость распространения фронта ударной волны, а через Га скорость с катого слоя воздуха, перемещающегося вслед за фронтом. Выделим мысленно участок поверхности фронта площадью 5, занимающий в некоторый начальный момент положение АА (рис, 194), Пусть за время с1 фронт продвинется в положение ВВ. Тогда масса воздуха, заключенная между сечениями АА и ВВ, увеличится и через сечен 1е АА со скоростью Гв будет перенесена масса [c.240]

В современном представлении детонационная волна, распространяющаяся в горючей газовой среде, является двухслойной. Первый слой представляет собой адиабатическую ударную волну, при прохождении через которую газ сильно разогревается. В химически активном газе разогрев этот, если он достаточно интенсивен, может вызвать воспламенение. В связи с тем что толщцна ударной волны ничтожно мала (порядка длины свободного пробега молекулы), в пределах ее процесс горения, по-видимому, развиться не в состоянии. Поэтому область, в которой протекает горение, образует второй, более протяженный, но практически также весьма тонкий слой, примыкающий непосредственно к ударной волне (рис. 5.18). [c.218]

В момент наибольшего сокращения расхода система скачков превратцается в криволинейную ударную волну, выбитую вперед за пределы центрального тела. Это приводит к устранению отрыва пограничного слоя и увеличению расхода воздуха, вследствие чего система скачков восстанавливается, а замыкающий ее скачок подходит к тому месту, где вновь происходит отрыв пограничного слоя и т. д. На этом режиме наблюдается сильная тряска ( ном-паж ) двигателя — низкочастотные пульсации давления, связанные с колебанием расхода воздуха. Ввиду возможного разрушения двигателя работать на режиме помнажа нельзя. [c.486]

Остановимся теперь на упоминавшейся выше поправке Бузе-мана к формуле Ньютона для случая обтекания криволинейной поверхности. Ввиду того что слой газа, состоятций из частиц, заключенных между поверхностью тела и ударной волной, не бесконечно тонок, давление непосредственно за волной при криволинейной траектории частиц не равно давлению на поверхности разность этих давлений вызвана действием центробежной силы. [c.123]

На рис. 11.15 изображена картина течения у теплоизолированной пластины при М = 5,8, рассчитанная и определенная экспериментально в работе Кендалла на рисунке даны внешняя граница пограничного слоя и вызванная им ударная волна, а также линии тока и волны Маха. Экспериментальные и рас- [c.129]

Следует подчеркнуть, что рассмотренная нами картина взаимодействия пограничного слоя с набегающим равномерным потоком ограничивалась случаем тела с заостренной передней, частью. Затупление носовой части тела, а также неравномерность внешнего потока (например, при сильно искривленной головной ударной волне) вносят дополнительные изменения в распределении давления. Эти виды взаимодействия рассмотрены в монографии Хейза и Пробстина. [c.131]

При входе ракетного аппарата в плотные слои атмосферы с большой скоростью воздух за ударной волной может иметь высокую температуру. В этих условиях даже при очень небольших значениях степени черноты диссоциированного н ионизированного воздуха в окрестности передней критической точки возникают значительные потоки энергии излучения от раскаленного воздуха к поверхности ракеты, возрастающие с увеличением скорости и уменьшением высоты полета. Расчеты, основанные па экспериментальных данных для отдельных газов, показывают, что при Т = = 12 000° К и нормальной плотности воздуха степень черноты газового слоя, толш,ина которого равна расстоянию от поверхности ракеты до ударной волны, составляет - 0,1. При Т = 8000° К и [c.437]

В современной аэродинамике часто рассматриваются летательные аппараты, движущиеся с весьма большими сверхзвуковыми скоростями. При таких скоростях взаимодействие газа с обтекаемой поверхностью приводит к зг ачительному повышению температуры в тех областях потока, где происходит его интенсивное торможение (пограничный слой, критические точки, ударные волны). Это вызывает изменение физико-химических свойств газа (теплоемкостей, вязкости, состава и др-), что, в свою очередь, значительно влияет на величину и распределение напряжений (прежде всего касательных), а также тепловых потоков от разогретого газа к обтекаемой стенке. [c.10]

За время т = Ij ударная волна достигает резервуара, и вся жидкость в трубе оказывается остановленной и сжатой до давления ро + Аруд- Одновременно в стенках трубы возникают значительные растягивающие паиряжения, вызывающие соответствующие дефор.мации. Жидкость, находящаяся в трубе под большим давлением, чем в резервуаре, начинает вытекать нз трубы. Давленне в трубе надает до первоначального сначала в первых слоях, а затем по мере вытекания жидкости зона (волна) пониженного давления с той же скоростью перемещается к задвижке отраженный гидравлический удар). Когда эта волна достигнет задвижки, вся масса жидкости в трубе будет иметь давление ро и скорость Шо, наиравленную в сторону резервуара. Время двойного пробега ударной волны (от задвижки к резервуару и обратно) называется длительностью фазы гидравлического удара Тф, т. е. Тф = 211с. [c.302]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...