Ударные волны в конденсации

Формальным сходством с детонационными волнами обладают конденсационные скачки, возникающие при движении газа, содержащего, например, пересыщенный водяной нар ). Эти скачки представляют собой результат внезапной конденса[(ии паров, причем процесс конденсации происходит очень быстро в узкой зоне, которую можно рассматривать как некоторую поверхность разрыва, отделяющую исходный газ от тумана — газа, содержащего конденсированные пары. Подчеркнем, что конденсационные скачки представляют собой самостоятельное физическое явление, а не результат сжатия газа в обычной ударной волне последнее вообще не может привести к конденсации паров, так как эффект увеличения давления в ударной волне перекрывается в смысле его влияния на степень пересыщения обратным эффектом повышения температуры. [c.689]

Ударные трубы. Для изучения движения при больших числах М в последние годы широко применяются ударные трубы различных конструкций. Они использовались для изучения процессов возникновения ударных волн, отражения и преломления их, процессов детонации в горючих газах, явлений конденсации и поведения газов при высокой температуре. Ударные трубы могут также применяться для исследования нестационарных явлений в машинах, изучения гашения возмущений при электрических разрядах, распространения взрывных волн в горных разработках, действия взрывных волн на элементы конструкций машин и сооружений. [c.467]

Наименее изучены процессы конденсации в условиях взаимодействия решеток и при высокой турбулентности. Сложность физического процесса и трудности экспериментального исследования не позволили выяснить все необходимые его особенности. Влияние возмущений, распространяющихся от вращающейся решетки против потока, изучалось в МЭИ на упрощенной модели (одиночное сопло и вращающаяся решетка стержней за ним). Опыты показали, что при дозвуковых скоростях периодическое прохождение стержней приводит к образованию нестационарных ударных волн, перемещающихся против потока к соплу. Естественно, что ударные волны перемежаются с волнами разрежения, глубоко проникающими в межлопаточные каналы и вызывающими конденсацию. [c.80]

За узким сечением, где темп изменения живого сечения невелик, от подвода теплоты в скачке при дозвуковой скорости поток должен разгоняться, а при сверхзвуковой скорости — тормозиться. Таким образом, в зоне интенсивной конденсации на очень коротком участке, где скорость еще сверхзвуковая, под влиянием подведенной теплоты поток тормозится, пока р <С рк, и ускоряется, как только становится р > р . Если недалеко за горлом сопла темп роста живого сечения [ lf)df/dl] невелик, то следующие друг за другом замедление и ускорение потока из-за подвода теплоты могут оказаться настолько значительными, что в зоне конденсации, в том месте, где давление становится выше критической величины (меняется знак ускорения), в потоке происходит резкое понижение давления и столь же резкое повышение интенсивности конденсации, вызывающее эффект, аналогичный скачку уплотнения. Этот скачок на какое-то мгновение уравновешивает силы инерции. При этом за скачком прекращаются процесс конденсации и подвод теплоты, разгоняющей дозвуковой поток. В результате в расширяющейся части сопла дозвуковой поток замедляется, зона же процесса конденсации отодвигается в расширяющуюся часть сопла. В сверхзвуковой же зоне в момент провала давления появляется ударная волна разрежения, которая смещает начало процесса конденсации в сторону горла сопла. После появления скачка в месте бурного роста капель, процесс конденсации на этом участке резко тормозится и зона интенсивной конденсации смещается вниз по потоку. [c.228]

Частота возмущающих ударных волн тем больше, чем выше интенсивность конденсации (количество подводимой теплоты) и чем уже участок бурного роста капель. Поэтому на частоту колебаний оказывают большое влияние начальное состояние пара и темп падения давления. В опытах МЭИ [18, 24] при расширении влажного воздуха частота изменялась от 500 до 1000 Гц. Максимальные амплитуды наблюдались в области небольших чисел М [c.228]

Большой интерес представляет исследование гомогенной конденсации паров Fe, РЬ и Bi в ударной трубе [44—47]. Полученные результаты сравниваются с предсказаниями классической теории и теории Лоте—Паунда на рис. 40—42. Заштрихованным прямоугольником на рис. 41 показаны результаты работы [304], в которой при вычислении температуры ударной волны учитывались только термодинамические функции газа-носителя, тогда как в действительности кластеры нагреваются за счет теплоты конденсации на 50— 150 К выше температуры окружающего газа. Экспериментальные [c.98]

Подобным образом бичом первых сверхзвуковых аэродинамических труб были ударные волны, возникавшие из-за конденсации водяных паров в воздухе — еще одна скрытая переменная , которую игнорируют при постановке задач по Навье и Стоксу см, [16, гл. 5]. [c.49]

ГИИ. Металл очень быстро перегревается выше температуры плавления, а термическое расширение вещества происходит со скоростью до 5 км/с. На фронте ударной волны возникает давление в несколько сотен мегапаскалей при температуре до 10 К. В результате конденсации быстро расширяющейся струи пара образуются очень малые частицы металла размером от 50 нм до 100 мкм. Средний размер частиц монотонно убывает с ростом плотности тока и сокращением длительности импульса. [c.405]

Проследим за процессом разгрузки данной частицы вещества на р, F-диаграмме. На рис. 11.58 проведены кривая упругого давления продолженная и в область отрицательных давлений, ударная адиабата р , кривая ОКА, разделяющая области однофазного и двухфазного состояний. Ветвь ОК до критической точки К представляет собой кривую кипения (начала парообразования), а ветвь КА — кривую насыщенного пара (начала конденсации). Кроме того, проведено несколько адиабат S, проходящих через различные состояния в ударной волне. [c.594]

В другом предельном случае, когда ударная волна очень мощная (состояние 4), адиабата разгрузки 8 проходит гораздо выше критической точки К, в чисто газовой области, и вещество расширяется как газ до бесконечного объема. Вообще говоря, адиабата в какой-то момент пересечет кривую насыщенного пара (точка В ), после чего должна начаться конденсация ). Однако если время разлета паров ограничено, как это обычно бывает в лабораторных условиях, конденсация практически не успевает происходить, и вещество продолжает расширяться по адиабате переохлажденного пара (пунктир от точки В на рис. 11.58). [c.595]

Из рис. 11.58 видно, что эффективной границей между полным и неполным испарением при адиабатической разгрузке является такое состояние в ударной волне Кн, в котором энтропия равна энтропии критической точки р, т. е. когда расширяющееся вещество попадает в критическую точку К. Тот факт, что при энтропии большей, нежели р, вещество в какой-то момент начинает конденсироваться (состояние 3, адиабата з, точка конденсации 5д), и означает, что еще до этого были разорваны все межатомные связи, т. е. вещество стало газом. Наоборот, если энтропия меньше кр (состояние 2, адиабата точка кипения тепловой энергии не хватает на то, чтобы довести парообразование до конца. При энтропиях, близких к критической и с той и с другой стороны, вещество в разгрузке находится в двухфазном состоянии, т. е. в виде пара и жидких капель. Здесь существенную роль играет кинетика фазовых [c.597]

И т к II н А. Л., Н и р у м о в У. Г., Рыжов Ю. А. Исследование неравновесной гомогенной конденсации воды в волнах разрежения с учетом реальных свойств. Ц Высокотемпературная газовая динамика, ударные трубы и ударные волны. Материалы межд. школы-семинара.— Минск, [c.356]

Формальным сходством с детонационными волнами обладают так называемые конденсационные скачки, возникающие при движении газа, содержащего, например, находящийся в пересыщенном состоянии водяной пар. Эти скачки представляют собой результат внезапной конденсации паров, причём процесс конденсации происходит очень быстро в очень узкой зоне, которую можно рассматривать как некоторую поверхность разрыва ( конденсационный скачок ), разделяющую области исходного газа и газа, содержащего сконденсированные пары ( туман ). Следует подчеркнуть, что конденсационные скачки представляют собой самостоятельное физическое явление, а ие результат сжатия газа в обычной ударной волне последнее вообще не может привести к конденсации паров, так как эффект увеличения давления в ударной волне перекрывается в смысле его влияния на степень пересыщения. обратным эффектом повышения температуры. Теоретически исследование конденсационных скачков было впервые произведено С. 3. Беленьким (1945). [c.603]

Прежде всего возникает вопрос об устойчивости конденсационных скачков по отношению к малым возмущениям в направлении, перпендикулярном к их плоскости. В этом отношении их свойства полностью аналогичны свойствам разрывов, представляющих зону горения. Мы видели ( 122), что отличие устойчивости последних от устойчивости обычных ударных волн связано с наличием одного дополнительного условия (заданное значение потока у), которое должно выполняться на их поверхности. В данном случае тоже имеется одно дополнительное условие — термодинамическое состояние газа 1 перед скачком должно быть как раз тем, которое соответствует началу быстрой конденсации пара ). Поэтому мы сразу можем заключить, что весь участок адиабаты под точкой О, на котором < с , г>2 > Сз, исключается как не соответствующий устойчивым скачкам. [c.604]

Соотношения (5-8-7) и (5-8-8) определены при адиабатических условиях испарения. При неадиабатических условиях испарения (внутреннем теплоподводе) создаются условия перенасыщения пограничного слоя, сопровождаемые эф( ктом конденсации пара. Кроме того, при испарении в вакуум резко увеличивается объем вещества (при давлении около 1 мм рт. ст. увеличение объема фаз при переходе изо льда в пар составляет примерно 10 раз). Этот эффект резкого увеличения объема создает фронт уплотнения, т. е. волны разрежения (аналог образования ударных волн). В этом случае давление пара у поверхности тела не равно давлению насыщенного пара при данной температуре [Л.5-81]. [c.380]

При зтом относит, влажность воздуха, обычно содержащего водяные иарьг, возрастает, и при числе /М si 1,2 происходит конденсация паров воды, сопровождающаяся образоианнем ударных волн — скачков конденсации, существенно нарушающих равномерность потока в рабочей части А. т. Для предотвращения скачков конденсации влага из воздуха, циркулирующего в А. т удаляется в осушителях. [c.162]

Рис, 2. Схема распространения ударных волн в среде с неоднородностями плотности — плотными конденсациями в около-звёздном газе или плотными облаками в межзвёздной среде А — неоднородности плотности О У — основная ударная волна, бегущая со невозмущённой среде между неоднородностями плотности а — вторичная ударная волна, распространяющаяся внутрь неоднородностей плотности б — отражённая ударная волна. [c.477]

КОБОЙ смеси. Видно, что, в отличие от ударных волн в воде с пузырьками воздуха (см. рис. 6.4.8), когда стационарные волны с интенсивностью ре 2 имели осцилляционную структуру, наличие фазовых переходов конденсации в пароводяной смеси усиливает тенденцию к монотонной структуре и расширяет диапазон интенсивностей, при которых такая структура реализуется. Этот диапазон существенно зависит от степени диспергированности паровой фазы (радиуса пузырьков йо), но характерной интенсивностью, выше которой в волне при любых размерах пузырьков проявляется осцилляционная структура, является 1 + Последняя превосходит соответствующую величину, равную г, в случае газовых пузырьков (см. обсуждение рис. 6.4.2). Существенное отличие от ударных волн в жидкости с пузырьками нерастворимого газа состоит в том, что толщина таких волн в жидкости с паровыми пузырьками из-за смыкания пузырьков и малой скорости волны значительно меньше. Так, при ра 0,1 МПа для смеси паровых пузырьков радиусом йо 0,1 мм в воде толщина стационарной ударной волны равна 5—10 см, в то время как для смеси газовых пузырьков того же размера эта толщина равна примерно 1 м. [c.131]

В работах [177, 178, 218] показапо, что при подводе тепла в трансзвуковой области сопла при числе Маха, большем единицы, возможны три характерных режима течения, кроме обычного стационарного режима, описанного в предыдущем разделе. В первом режиме спонтанная конденсация приводит к повышению давления II температуры и уменьшению числа Маха потока до единицы. В этом случае непрерывное течение может не существовать и возникает стационарный режим с ударной волной, вызванной конденсацией. Вниз но потоку от ударной волны располагается область дозвукового течения, в которой переохлаждение несколько меньше, чем перед ударной волной, но оно обеспечивает дальнейший рост образовавшихся зародышей. Режимы со стационарной ударной волной обнаружены экспериментально. Во втором, у кз нестационарном режиме течения ударная волна образуется в сверхзвуковой части сопла, перемещается сначала вверх, а затем вниз по потоку и далее затухает, затем образуется новая ударная волна и процесс периодически повторяется. В первых двух режимах течения расход газа остается неизменным, поскольку ударные волны не проходят в дозвуковую часть сопла. Наконец, при третьем режиме течения не-рнодически образующиеся ударные волны перемещаются в дозвуковую часть сопла, теченпе становится существенно нестационарным и сопровождается периодическими пульсациями газодинамических параметров, а также расхода. [c.327]

Исследование процесса конденсации проводили несколькими способами 1) по тепловому излучению, испускаемому раскаленными кластерами (44J 2) по ослаблению света, используя формулу Ми [461 3) по рзлеевскому рассеянию света [471. Комбинируя последние два способа, выражая входящий в формулы комплексный показатель преломления кластера с помощью теории Друде и принимая во внимание размерный эффект, удалось независимо определить средний радиус и плотность частиц РЬ в разные моменты времени после их зарождения при широкой вариации условий, создаваемых ударной волной (область температур 990—1180 К область пересыщений s = = р/рзо = 30 ч- 680, где — давление насыщенного пара [47]). [c.16]

В случае ударных волн умеренной интенсивности конечные состояния оказываются в твердой или жидкой фазе, что позволило использовать [65] фотоэлектрический метод измерения остаточной температуры и на этой основе найти [66] энтропию и температуру меди при давлениях до 190 ГПа. В [67] энтропию натрия, стронция, бария и урана находили путем оптических измерений доли испарившегося металла под действием ударных волн с давлениями 20 — 300 ГПа. Поскольку ударные волны столь умеренных интенсивностей приводят лишь к незначительному испарению, которое может быть зарегистрировано лишь при чрезвьлайно низких давлениях, эти измерения проведены в вакууме 10 мм рт.ст. Адсорбционные измерения, выполненные в условиях существенной неодномерности течения, позволили найти [67] долю конденсата, образовавшегося при охлаждении плазмы в процессе ее расширения из ударно-сжатого состояния. На основе качественных соображений о кинетике процесса испарения и конденсации результаты этих измерений были связаны с энтропией ударно-сжатого вещества. [c.364]

Из газовой фазы аморфные структуры получают термическим испарением и конденсацией в высоком вакууме, катодным распылением и осаждением аморфных слоев в тлеюшем разряде. Химическим осаждением из газовой фазы получают аморфные слои 8102 гидролизом 81СЦ или пиролизом смесей 81С14 + О2. Пленки кварцевого стекла или слои 8Ю также можно получить непосредственным окислением поверхности монокристалла кремния. Кристмлические тела переходят в аморфное состояние под действием ударной волны или интенсивного нейтронного или ионного облучения. Возможно получение аморфных веществ в результате химического разложения в твердой фазе. Механическое воздействие также приводит к образованию аморфных слоев. [c.382]

Течение в области конденсации можно разделить на чередующиеся волны разрежения и сжатия. Отметим, что при втором и третьем режимах течения возможно существование двух и даже трех звуковых линий, поскольку иногда затухание старой ударной волны происходит одновременно с появлением новой. Иптен- [c.327]

Последние достижения в кинетике испарения-конденсации освещены в обзоре [1]. В большинстве работ по этому вопросу, включая [2], изучаются стационарные процессы. Имеются также работы по нестационарному испарению [3-5]. В [3] решалась задача о сильном испарении в вакуум. Умеренно сильный режим испарения в полупространство при внезапном повышении температуры испаряющей поверхности изучался в [4] в квазистационарном приближении. Предполагалось, что по истечении пренебрежимо короткого нестационарного процесса испарение переходит в установившийся режим с равномерным потоком непосредственно вне области кнудсенов-ского слоя. Равномерный поток вытесняет газ (пар) и индуцирует ударную волну, распространяющуюся с постоянной скоростью по фоновому газу. Решение для кнуд-сеновского слоя, ответственного за кинетику испарения, строилось методами термодинамики необратимых процессов. Нестационарная фаза выхода на стационарный режим оставалась за пределами исследования. [c.141]

В [5] методом конечных разностей для кинетического модельного уравнения изучался переходный режим течения между параллельными плоскими поверхностями раздела фаз при условии начального равновесия фаз и мгновенного установления в начальный момент разных температур Т, и Гг на поверхностях. Образующиеся ударные волны (от нагретых испаряющих поверхностей) и, возможно, волны разрежения (при конденсации на охлажденную поверхность), их взаимодействие и многократное отражение от поверхностей вплоть до выхода на установившийся режим составляло предмет исследования [5]. Начальная стадия движения при малых числах Кнудсена соответствует испарению в полупространство и для времени I > 10х где т, -характерное среднее время между столкновениями молекул, подтверждает предположение о квазистационарности процесса, принятое в [3]. [c.141]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...