Ударный фронт в аргоне

Ударный фронт в аргоне, температура 486 [c.551]

Заслуживают внимания простота изложения и применение вариационных принципов для нахождения коэффициентов переноса (гл. 7 и 9). Несомненный интерес представляют гл. 10—12, где наряду с систематическим изложением теории процессов переноса излучения и ее практических применений, а также излуча-тельных и поглощательных свойств газов приведена обширная библиография по излучательным свойствам газов до 1964 г. В заключительной главе (гл. 13) наглядно, без обращения к сложному математическому аппарату излагается структура фронта ударной волны в аргоне и воздухе. [c.6]

ФРОНТ ГИПЕРЗВУКОВОЙ УДАРНОЙ волны в АРГОНЕ [c.471]

Для количественного описания фронта сильной ударной волны в аргоне необходимо ввести определенные упрощающие предположения. Первое такое предположение, хотя ранее уже и упоминавшееся несколько раз, достаточно важно, чтобы его повторить. Истинной термодинамической температуры внутри фронта ударной волны не существует из-за существенно неравновесных условий во. фронте. Тем не менее вследствие высокой плотности и высокого давления обычно быстро устанавливается максвелловское распределение по скоростям. Поэтому примем, что распределение скоростей нейтральных атомов, ионов и электронов в каждой точке ударной волны достаточно близко к максвелловскому, так что можно ввести локальную температуру, характеризующую это распределение. Как указывалось в гл. 10, такое предположение называется предположением о локальном или статистическом термодинамическом равновесии. Ниже будет рассмотрено некоторое ослабление этого предположения для случая электронов. [c.472]

Фиг. 13.5. Зависимость температуры от расстояния во фронте установившейся ударной волны в аргоне, показывающая равновесные и неравновесные области.

Теперь мы имеем все параметры, необходимые для полного количественного анализа структуры фронта гиперзвуковой ударной волны в аргоне. Хотя нами и принята довольно упрощенная модель, однако с ее помощью получены результаты, в общем согласующиеся с экспериментами. [c.482]

Теперь фронт ударной волны в аргоне можно описать следующим образом. Когда фронт ударной волны проходит точку X, прежде всего возбуждаются поступательные степени свободы газа и равновесие их достигается примерно после двух столкновений. Эта точка определяется здесь как пик скачка. Время, требуемое [c.485]

Температура во фронте ударной волны в аргоне [c.486]

Ф и г. 13.12. Распределение зарядов во фронте ударной волны в аргоне. [c.491]

Как и в случае уравнения состояния, полученного в гл. 5, легче рассчитать детальную структуру гиперзвукового фронта ударной волны в одноатомном газе, таком, как аргон, чем в двухатомном газе, таком, как воздух. Это является следствием меньшего числа внутренних степеней свободы одноатомного газа. Кроме того, в случае аргона многие эффективные сечения столкновения сравнительно хорошо известны, тогда как для воздуха они мало известны. Поэтому для аргона можно провести довольно подробный расчет фронта ударной волны. [c.471]

Чтобы рассчитать структуру фронта ударной волны в воздухе, перечисленные выше реакции должны быть учтены в члене, соответствующем появлению новых частиц, как это сделано для более простого случая аргона. Такой расчет, однако, выходит за пределы данной книги. Тем не менее путем разумного отбора соответствующих реакций можно определить порядок величины толщины фронта ударной волны в воздухе. Такой отбор можно провести посредством сравнения энергетических балансов приведенных выше реакций. Эти энергетические балансы можно приближенно рассчитать, используя соответствующие теплоты реакций, приведенные в табл. 13.2. [c.500]

Коэффициент электропроводности смеси аргона с цезием рассчитывался при условиях, которые сугцествуют перед фронтом ударной волны в ударной трубе с подогреваемой камерой низкого давления. Камера низкого давления нагревалась до температуры Т . Она наполнялась парами цезия, давление которых соответствует давлению паров цезия над плоской [c.154]

Зависимость параметров за фронтом падающей ударной волны в смеси аргона с цезием при Ti = 700° К и = 100 мм рт. ст. в зависимости от Мг 1 — п , сл - — концентрация электронов 2 — Рг, атм — давление за фронтом ударной волны з—а, мо/м — коэффициент электропроводности за фронтом ударной волны [c.155]

Расчетные адиабаты в аргоне и ксеноне хорошо согласуются с экспериментальными, полученными на основе изучения ударных волн в ударных трубах. Что касается воздуха, то и здесь имеется удовлетворительное совпадение расчетов с экспериментом. Следует отметить, что ход ударной адиабаты в области диссоциации сильно зависит от того, какое из двух нее спорных значений приписать энергии диссоциации азота 7,38 эв или 9,74 эв. Опыты Христиана и др. 1251, изучавших ударные волны в ] здухе с помощью ударной трубы, подтвердили, что опытная ударная адиабата ближе к расчетной, соответствующей энергии диссоциации аз бта 9,74 эв. В пользу этого значения свидетельствуют и опыты Моде-ля [26], измерявшего скорость фронта и (оптическим методом) температуру за фронтом. [c.184]

В баллистических экспериментах, выполненных в 50-е. гг., было обнаружено, что при движении моделей во фреонах в определенных условиях фронт головной ударной волны перестает быть гладким. На фронте головной ударной волны возникают многочисленные тройные конфигурации (пересечения в одной точке трех ударных волн). Картина течения становится такой же, как и за плоской ударной волной при наличии поперечных возмущений. В ряде случаев фронт волны остается гладким, а за ним возникает турбулентное течение. Сопротивление моделей существенно меняется. В дальнейшем были выполнены опыты в ударной трубе с инертными газами (аргон, криптон, ксенон) и с молекулярными (углекислый газ). Выяснилось, что распространение сильных ударных волн (при скорости несколько километров в секунду) имеет ряд особенностей. Фронт волны перестает быть плоским, в ряде случаев фронт разрушается, распределение плотности и концентрации электронов в релаксационной зоне имеет немонотонный характер (рис. 4.1, 4.2). Все эти особенности обнаруживают пороговый характер по скорости волны и начальному давлению. Малые примеси водорода (порядка 1%) оказывают стабилизирующее воздействие на течение. Описанное явление получило название релаксационной неустойчивости ударных волн. Существенную роль при этом, по-видимому, играет интенсивный переход энергии возбуждения в кинетическую. [c.81]

И наконец, несмотря на то, что процессы возбуждения несомненно играют важную роль и в детальном количественном анализе структуры фронта ударной волны их необходимо учитывать, в излагаемом ниже анализе они будут опущены из рассмотрения. Такие процессы могут появляться следующим образом. Атомы аргона могут возбуждаться с помощью реакций, подобных приведенным выше. Будучи возбужденными, они могут перейти [c.478]

Другим важным различием между аргоном и воздухом является влияние эффективной электронной температуры. Из предыдущих параграфов мы видели, что электронная температура во фронте ударной волны может быть значительно ниже эффективной температуры плазмы и что это различие в температурах должно изменять толщину фронта ударной волны. Однако в случае воздуха электроны быстро приходят в равновесие с молекулами (и атомами) вследствие большой величины эффективных сечений процессов возбуждения колебательных степеней свободы молекулярного азота. Для большинства условий, представляющих интерес при гиперзвуковом полете, молекулы N2 из-за своего высокого потенциала диссоциации (9,7 эв по сравнению с 5,1 эв для Оз) будут оставаться в молекулярной форме. [c.496]

Изменение коэффициента электропроводности а смеси аргона с цезием при общем Суммарном давлении перед фронтом ударной волны = 100 мм рт. ст. и различных температурах в зависимости от Мх [c.156]

Изменение коэффициента электропроводности а смеси аргона с цезием при температуре смеси перед фронтом ударной волны — 500 ° К и переменном общем давлении i jj в зависимости от температуры за фронтом ударной волны [c.156]

Полученные уравнения были проинтегрированы для фронта ударной волны в аргоне для трех различных скоростей волны и = 6,0, 5,5 и 5,0-10 сл /сек, начального давления 59,3 см рт. ст. и температуры 285° К (в соответствии с атмосферными условиями в Лос-Аламосе). Предполагалось, что максвелловское распределение существует все время следовательно, для получения различных гидродинамических величин можно использовать уравнения, приведенные в 13.1. Чтобы ускорить процесс вычисления, использовались параметры Ь и е, которые определяются из соотношений [см. уравнение (3.5)1 [c.484]

Иногда наблюдаемые явления оказываются самосветящимися и не нуждающимися в постороннем освещении изображение на экране осциллоскопа (причем иногда с более или менее длительным послесвечением), детонация и взрыв, люминесцентное свечение газов в ударной волне. В качестве примера на рис. 247 показана схема опыта, в котором, в частности, определялась скорость распространения ударной волны в металле ). Заряд С, подорванный на нижней грани плиты Л, возбуждает в ней ударную волну MN, распространяющуюся со скоростью в несколько uMj eK, Сама эта волна в металле, конечно, не видна. Но на верхней грани плиты сделано под углом 10° к поверхности углубление, в которое с малым зазором ( / мм) вставлена плоская пластинка В из прозрачного материала (люцита). Зазор оставался заполненным воздухом или заполнялся аргоном. Когда фронт ударной волны MN достигал дна зазора, в зазоре возникала ударная газовая [c.362]

ВЫХОДИТЬ ИЗ плазменного объема, что дает возможность измерений температуры и коэффициентов поглощения ударно-сжатой (глазмы [31, 37]. При измерении температуры яркостным методом [34, 38] интенсивность излучения сравнивалась со свечением эталонных источников света — капиллярного источника света с температурой 39700° 700 °К и ударной волны в воздухе с температурой 11800 600 °К. В специальной серии методических экспериментов, а также оценками показано отсутствие в этих условиях известного эффекта самоэкраннрования из-за нагрева газа перед фронтом ударной волны ультрафиолетовым излучением плазмы за фронтом. По данным [31 ], этот эффект становится заметным для аргона с начальньпи давлением = 10 Па при скорости ударной волны О > 15 км/с, а [c.350]

Б ряде работ рассчитывались параметры фронта ударной волны и в других газах в аргоне и водороде (В. А. Прокофьев [21]), в аргоне (Реслер и др. [22], в ксеноне (Сэйбол [23]), в водороде и ксеноне (С. Р. Холее [24]). Качественно явления во всех газах не отличаются друг от друга и ударные адиабаты весьма сходны между собой. [c.184]

Резонансные кванты, рожденные в нагретой зоне за фронтом ударной волны, диффундируя по газу и проникая через поверхность фронта, выходят и за пределы нагретой области. После этого они диффундируют в невозмущенном газе, опережая распространение ударной волны. Благодаря диффузии резонансного излучения перед фронтом на больших расстояниях возникает заметная концентрация возбужденных атомов. Этот процесс был рассмотрен Л. М. Биберманом и Б. А. Векленко [34]. Они показали, что на расстоянии 1 ж от фронта волны в аргоне срд — 10 мм рт. ст., М = 18, = 14 000° К концентрация возбужденных атомов достигает 5-10 см , что соответствует температуре возбуждения 13 500° К, лишь немного меньшей температуры резонансного излучения, выходяш его с поверхности фронта и равной Т . [c.392]

Эффект экранировки и резкого занижения яркостной температуры фронта ударной волны по сравнению с истинной температурой за фронтом наблюдался экспериментально И. Ш. Моделем [1]. В его опытах фотографическим путем измерялась яркостная температура фронта ударных волн в тяжелых инертных газах ксеноне, криптоне и аргоне, в которых удается получить высокие температуры в ударной волне. Скорость фронта в этих опытах была равна 17 км1сек. Оптическая толщина нагретой области за фронтом ударной волны была заведомо большой, так что в отсутствие экранировки фронт должен был бы излучать как черное тело. Однако на опыте наблюдалась яркостная температура 30 ООО — 35 000° К, которая в несколько раз ниже температур за фронтом Ту, рассчитанных по скорости фронта и ударным соотношениям (в Хе Ту т 110 000° К, в Кг Ту 90 000° К, в Аг Tyf 60 000° К). Если учесть, что точность экспериментального определения эффективной температуры видимого (красного) света была не менее 20%, то указанное расхождение следует отнести именно за счет экранировки прогревным слоем. К сожалению, в опытах И. Ш. Моделя регистрировалась только одна точка по амплитуде волны, что не дает возможности проследить характер всей кривой зависимости яркостной температуры от истинной температуры за фронтом. [c.468]

Рассмотрим установившееся движение плоской ударной волны навстречу лазерному излучению. Интенсивность лазерного излучения Р считаем постоянной. Газ перед волной неподвижен и характеризуется начальной плотностью частиц Л о- Тепловое излучение плазмы ионизирует слой газа перед фронтом светодетонационной волны. При значениях Го и Л о соответствующих светодетонационному режиму, начальная ионизация газа непосредственно перед фронтом равна aeг<10 . Пробег ионизующих квантов не превышает миллиметра, поэтому в нескольких миллиметрах от фронта газ вообще не ионизован. Температура электронного газа перед фронтом Те определяется равновесием между поглощением лазерного излучения и потерями энергии при столкновениях. В светодетонационном режиме для водорода, гелия и аргона величина Те равна Те -н2 эВ. Время от начала фотоионизации очередного слоя газа до прохождения фронта волны через этот слой порядка 10 с. Передачей энергии от электронов к атомам можно пренебречь (из-за большого различия в массах атома и электрона), поэтому для температуры атомов (и ионов) перед фронтом справедлива оценка Т < Те. [c.112]

Вариантом пиролиза является разложение металлоорганических соединений в ударной трубе, после чего свободные атомы металла конденсируются из пересыщенного пара [11]. Закрытая с обеих сторон длинная стальная труба перегораживается на две неравные части тонкой диафрагмой из майларовой пленки или алюминиевой фольги. Более длинную часть трубы заполняют аргоном под давлением 1000—2500 Па с примесью 0,1—2,0 мол. % металлоорганического соединения. Другая часть трубы заполняется гелием или смесью его с азотом до тех пор, пока мембрана не прорвется. При разрыве мембраны возникает ударная волна, на фронте которой температура может достигать 1000—2000 К. Ударный нагрев газа приводит к разложению металлоорганического соединения за несколько микросекунд после прохождения фронта волны, и свободные атомы металла образуют сильно пересыщенный пар, способный быстро конденсироваться. Этим способом получали тонкодисперсные порошки железа, висмута и свинца. [c.35]

Большие пересыщения металлического пара получают в опытах с ударной трубой [44—47]. Длинная, закрытая с обеих сторон стальная труба перегораживается на две неравные части тонкой диафрагмой из майларовой пленки или алюминиевой фольги. Часть трубы большего объема заполняют аргоном под давлением 10—20 Тор с примесью 0,1—.2,0 мол. % металлоорганического соединения Fe( 0)5, РЬ(СНз)4 или В1(СНз)з. В малый объем трубы нагнетается гелий или смесь гелия с азотом до тех пор, пока не прорвется мембрана. При этом возникает ударная волна, на фронте которой температура может достигать 1000—2000 К. Ударное нагревание газа приводит к разлоисению металлоорганических соединений за несколько мик- [c.15]

Опыты по динамическому сжатию цезиевых паров выполнены [20, 24] на пневматической диафрагменной ударной трубе, схема которой приведена на рис.9.3. В целях получения высоких начальных давлений насыщенных паров установка длиной 4 м и внутренним диаметром 4,5 см нагревалась до температуры 700°С. Ионизующая ударная волна создавалась при разрьюе диафрагмы, разделяющей пары цезия и сжатый инертный газ — гелий, аргон или их смеси при давлении до 0,1 ГПа. Измерения проводились как в прямой ударной волне, так и в ударной волне, отраженной от закрытого торца трубы. Измерялись скорость фронта ударной волны и плотность Ударно-сжатой плазмы. Длина волны зондирующего рентгеновского [c.345]

Во взрывной ударной трубе [33 — 36], схема которой приведена на рис.9.5, ионизирущая ударная волна образуется в результате детонации мощного конденсированного взрывчатого вещества — гексогена. Применение детонационной линзы и выбор соответствующих размеров активного заряда ВВ обеспечивали одномерность и стационарность параметров детонационного фронта при выходе его из ВВ в исследуемый газ. С применением подобных устройств проведен цикл исследований плазмы аргона при давлении [c.349]

Основным механизмом ионизации является выбивание электронов из атомов электронным ударом. При этом электронный газ черпает свою энергию за счет обмена с ионно-атомным газом. Поскольку электроны затрачивают очень много энергии на ионизацию, электронная температура оказывается довольно низкой по сравнению с температурой тяжелых частиц. Основной вопрос, который так и остался нерешенным в этой работе, да и сейчас еще не вполне ясен,— это вопрос о механизме образования начальных затравочных электронов, с которых начинается электронная лавина. По этому поводу высказывался ряд предположений. Наиболее полное теоретическое исследование ионизации аргона в ударной волне было дано в работе Л. М. Бибермана и И. Т. Якубова (1963). Они пришли к выводу о том, что существенную роль в создании первичной ионизации играет возбуждение атомов перед фронтом ударной волны резонансным излучением, выходящим из нагретого газа за фронтом. Б работе Н. М. Кузнецова (1964) рассматривается режим, в котором первичные электроны появляются за счет фотоионизации. Этот режим может осуществляться в достаточно сильных волнах. [c.230]

Смесь газов (или плазма) внутри фронта ударной волны является многокомпонентной системой с электронами, ионами и нейтральными атомами, находящимися в различных возбужденных электронных состояниях. Таким образом, фактически мы имеем дело с многокомпонентной системой, поскольку возбужденные атомы аргона рассеивают электроны не так, как атомы в основном состоянии. Это объясняется тем, что атомы в основном состоянии имеют заполненную внешнюю оболочку и, таким образом, проявляют эффект Рамзауэра, тогда как возбужденные атомы аргона представляют собой водородоподобные атомы и могут иметь большое эффективное сечение рассеяния. (Например, отношение эффективного сечения Ка к эффективному сечению аргона составляет при [c.490]

На самом деле температура в ударной волне будет немного ниже 12 300° К, так как при такой температуре уже играют некоторую роль затраты энергии на ионизацию аргона, что несколько снижает эффективный показатель адиабаты аргона у. Для более точных расчетов нужно пользоваться фактической ударной адиабатой гаэа с учетом ионизации. Значения скорости газа и, вычисленные по уравнению (4.3), а также значения скорости фронта, давления, внутренней энергии в ударной волне мало чувствительны к предположениям относительно термодинамических свойств исследуемого газа. Вычисление же температуры без учета затрат энергии на ионизацию, диссоциацию и т. д. может дать сильно завышенные цифры. [c.205]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...