УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В СПЛОШНОЙ СРЕДЕ

УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В СПЛОШНОЙ СРЕДЕ [c.6]

Чернышов А. Д. Обобщенная структура ударных волн в сплошной среде,—В кн, Распространение упругих и упруго-пластических волн в сплош- [c.259]

Раздел, посвященный ударным волнам, входит в лекционные курсы по механике сплошных сред и по газовой динамике, читаемые в университетах и в ряде технических вузов. Физические-явления, сопровождающие распространение ударных волн, в различных средах, интенсивно исследуются во многих научных коллективах. Возросший интерес к исследованию ударных волн в газах после второй мировой войны был обусловлен запросами ракетной и космической техники. В настоящее время развиваются исследования ударных волн в конденсированных средах, а.-также работы по ударным волнам применительно к задачам астрофизики. [c.4]

Все сказанное можно отнести не только к ударным силам, возникающим при контакте тел, но и к любым другим силам, характер изменения которых во времени изображен на рис. 17.1. Такие силы возникают при взрыве в полости, при распространении упругих волн в сплошной среде и при так называемых разрывах в газе. [c.379]

Ударные волны, течения сплошной среды с их участием, разнообразные физические процессы в веш,естве, которое подверглось действию сильной ударной волны, — эти явления представляют большой научный и прикладной интерес. С ударными волнами мы встречаемся в таких практически важных процессах, как взрывы, движение в атмосфере тел со сверхзвуковыми скоростями, мощные электрические разряды, в астрофизических условиях и т. д. [c.208]

Целью предлагаемой книги является последовательное изложение результатов теоретического исследования одномерных нелинейных волн и в первую очередь ударных волн в упругих средах. Главное внимание уделено квазипоперечным волнам. Продольные или квазипродольные волны были достаточно подробно изучены ранее. Результаты, составляющие содержание книги, получены в основном, в течение последних 15 лет и в связном последовательном виде ранее не публиковались. Кроме того, книга содержит подробное изложение общих математических методов изучения нелинейных гиперболических систем уравнений, выражающих законы сохранения. Эти вопросы рассматриваются в полном объеме, в виде, приспособленном для использования в механике сплошной среды. Математическая часть книги (Глава 1) может представлять самостоятельный интерес для читателей, работающих в других областях механики и физики. [c.7]

Пособие написано на основе спецкурса, читаемого авторами на физическом факультете МГУ, и содержит материал, отражающий современное состояние важного раздела механики сплошных сред. Наряду с традиционными включены вопросы, получившие интенсивное развитие в последние годы. Подробно рассмотрены эволюция конечных возмущений в сплошной среде, взаимодействие и устойчивость ударных волн разобраны особенности распространения ударных волн в термодинамически неравновесных газах и твердых телах обсуждаются физические эффекты, сопровождающие распространение ударных волн в ионизированных газах и твердых телах. Исследуется явление световой детонации, сопровождающее взаимодействие мощного-лазерного излучения с веществом. [c.2]

С другой стороны, в ряде случаев нет необходимости определять структуру ударной волны. Если характерный линейный размер задачи намного превышает толщину самой ударной волны, то можно описывать ударную волну в многофазной смеси в рамках представлений механики сплошной среды как поверхность сильного разрыва параметров, разделяющую области непрерывного движения. Если пренебречь узкой по сравнению с характерным размером задачи зоной резкого изменения параметров, то значения параметров, характеризующих потоки перед и за поверхностью сильного разрыва, можно [c.723]

Развитый формализм относится к любым сплошным средам. Конкретный физический смысл движущихся сосредоточенных источников (стоков) энергии различен в разных физических системах. Назовем, например, ударные волны в сжимаемых идеальных средах, которые представляют собой движущиеся поверхностные стоки энергии тонкое осесимметричное тело, движущееся с большой скоростью в сжимаемом идеальном газе вдоль своей оси и имитируемое движущимся точечным энергоисточником в головной части тела различные тепловые источники и стоки и т. д. Теория этих явлений излагается в учебниках по механике сплошной среды (см. курс Л. И. Седова [ ]). [c.232]

Как известно, вследствие большего скачка плотности ударное сжатие пористых сред вызывает более значительный разогрев вещества, чем ударное сжатие сплошного тела [116]. При этом величина дополнительной энергии, поглощаемой веществом в ударной волне, не зависит от структуры и упругопластических свойств тела, но распределение диссипированной энергии ударной волны в объеме существенно зависит от механизма заполнения пор при сжатии. Вероятно, наиболее равномерно поглощенная энергия распределяется в модельной низкоплотной среде, представляющей собой набор тонких пластин, параллельных фронту волны сжатия и разделенных узкими зазорами [117]. В этом случае механизм дополнительного разогрева заключается в циклическом деформировании каждого слоя вещества цугом затухающих импульсов ударной нагрузки, образующимися в результате отражения фронта волны от серии зазоров. [c.131]

Если сама граница раздела представляет собой ударную волну, распространяющуюся в сплошной среде со скоростью то [c.432]

Есть исключительные случаи, когда картиной сплошной среды нельзя пользоваться всюду и понятие частицы пригодно не ко всем участкам среды. Например, в сильной ударной волне в газе (например, при взрыве) свойства среды резко меняются на расстоянии порядка длины свободного пробега молекул. Тогда участки, пересекаемые фронтом такой волны, нельзя считать частицами, и вопросы выходят, однако, за рамки настоящей книги. [c.15]

Таким образом, ширина ударных воли большой интенсивности оказывается порядка величины длины свободного пробега молекул газа ). Но в макроскопической газодинамике, трактующей газ как сплошную среду, длина свободного пробега должна рассматриваться как равная нулю. Поэтому, строго говоря, чисто газодинамические методы непригодны для исследования внутренней структуры ударных волн большой интенсивности. [c.494]

Подбор материала в книге иллюстрирует, как на основе современной механики сплошной среды происходит интеграция различных разделов механики и физики (акустики, физики ударных волн, газовой динамики, физики взрыва и высокоскоростного удара, гидравлики, теплофизики, теории фильтрации), которыми занимаются исследователи, часто по традиции, нежели по существу, относящие себя к разным разделам науки. [c.5]

Поверхности разрыва. При течении гетерогенных смесей 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 точки зрения сплошной среды). В этих зонах представления сплошной гетерогенной среды и следующие из них дифференциальные уравнения (1.1.33) или (1.1.56) 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 Sb, исходя из интегральных уравнений, которые применим к малому цилиндрическому объему, покоящемуся относительно 8ь с основаниями, параллельными 8ь и расположенными по разные стороны от нее. Пропуская обычные в таких ситуациях выкладки (Л. И. Седов, 1984) и предполагая, что процессы фазовых превращений в этих тонких слоях (поверхностях) не успевают произойти, из (1.1.4), (1.1.9), (1.1.19) получим [c.35]

УПЛОТНЕНИЯ СКАЧОК—характерная для сверхзвукового течения область, в к-рой происходит резкое увеличение давления, плотности, темп-ры и уменьшение скорости течения газа, У. с. в нек-рых случаях тождествен ударной волне, а в др. случаях составляет часть её структуры (подробнее см. Ударная волна). Толщина У. с, обычно имеет порядок ср, длины пробега молекул, поэтому в большинстве задач газовой динамики, когда газ можно считать сплошной средой, толщиной У. с, пренебрегают. [c.228]

Отличительными особенностями газовой динамики от других разделов механики сплошной среды является то, что при движении газа по трубопроводам вследствие гидравлического сопротивления трубопровода давление по длине трубы падает, следовательно, плотность газа уменьшается, а скорость возрастает, что в свою очередь вызывает увеличение гидравлических потерь. Кроме того, при скоростях выше скорости звука в газе могут образовываться и распространяться поверхности разрыва плотности, давления и скорости, т.е. скачки уплотнения и ударные волны. [c.4]

Заключение. С использованием системы уравнений движения трех взаимопроникающих и взаимодействующих сплошных сред с фазовыми превращениями исследованы основные закономерности распространения ударных волн умеренной интенсивности в жидкости, содержащей нагретые твердые частицы с паровыми оболочками. [c.740]

Тем самым при численном моделировании процессов деформирования реальной среды может быть допущена двойная погрешность первая и весьма трудно устанавливаемая погрешность допускается при моделировании реальной среды (физически всегда дискретной, хотя и достаточно мелких масштабов) в виде континуальной модели вторая — на этапе численной дискретизации построенной континуальной модели (не говоря о других погрешностях при численной реализации, вопросах сходимости и т. д.). В связи с этим перспективным и методически оправданным является использование дискретных подходов на более ранних этапах моделирования задач механики сплошных сред, особенно задач с высокими градиентами скоростей, разрывами и поверхностями раздела, ударными волнами, разрушением, неоднородностью, сложной пространственной или физической структурой. Эту тенденцию не следует понимать буквально как полный отказ от континуальных представлений, но в то же время целесообразны дальнейшая разработка и создание механики дискретных систем или дискретных сред, являющейся промежуточным звеном между механикой материальных точек со связями [135] и континуальной механикой сплошных сред. Главное при этом — задание характерных масштабов усреднения определяющих параметров процесса по пространству и времени, например характерного размера выделенных дискретных элементов или объемов среды, для которых массу можно полагать сосредоточенной в точке, т. е. использовать для этих элементов средние значения сил инерции, количества движения или среднее значение внутренней энергии. [c.84]

Уравнение движения (17.15) второго порядка. В предыдущих параграфах приводились разрывы вторых и выше производных перемещения, т. е. волны слабого разрыва. В настоящем параграфе рассмотрим случай, когда разрывы — первые производные, т. е. волны сильного разрыва. В случае сплошной среды такая волна называется ударной волной или волной скорости (скорость разрывна на фронте волны). [c.171]

Мы не затрагиваем здесь существенно новой теории ударных волн, волн разрыва,— это составляет важный раздел истории газовой динамики и входит в главы о механике сплошной среды XIX и XX вв. [c.281]

Николаевский В. Н. К теории ударных волн в водонасыщенных грунтах. Труды Всесоюзного симпозиума распространения упругопластических волн в сплошных средах (7—14 октября 1964 г., Баку), изд. АН АзербССР, 1966. [c.327]

Численное исследование движения ударных волн в н елезе, претерпевающего s фазовые превращения, и сравнение с экспериментами показывают, что модель двухфазной конденсированной сплошной среды с кинетикой фазовых превращений (3.1.19) н параметрами (3.5.1) позволяет с достаточной точностью описать происходящие ударно-волновые явления с физико-химическими превращениями. [c.299]

Сближение различных разделов механики сплошной среды и даже стирание граней между ними привело к выработке общих методов решения задач (и, в свою очередь, стимулировалось этим процессом). Ярким примером служит теория распространения разрывов в сплошных средах, математические основы которой разрабатывал в начале XX в, Ж. Адамар. В настоящее время теория ударных волн охватывает многие модели сплошных сред (см., например, монографию Я. Б. Зельдовича и Ю. П. Райзера ). С. А. Христиановичем и другими была установлена близкая аналогия между задачами о плоском установившемся течении в газовой динамике, задачами о распространении упруго-пластических волн в стержнях, задачами о неустановившемся течении воды в каналах и реках, задачами о предельном равновесии идеально-пластической или сыпучей среды (во всех случаях приходится иметь дело с некоторыми системами квазилинейных уравнений гиперболического типа). Общими для всей механики становятся методы подобия и размерностей, асимптотические методы и методы линеаризаций. [c.279]

В мощных ударных волнах происходят интенсивные сжатие и нагрев вещества и тем самым создается уникальная возможность исследований его фундаментальных свойств в экстремальных условиях. Сжимаемость среды под действием давления и зависимость ее плотности от температуры или энергосодержания описываются уравнениями состояния. Уравнение состояния выражает индивидуальные свойства вещества и необходимо для любых расчетов высокоэнергетических процессов в сплошной среде. По этой причине проблема широкодиапазонных уравнений состояния явилась стимулом для становления и развития физики ударных волн и до сего времени остается одним из основных направлений исследов4ний. При решении многих современных задач возникает необходимость рассчитывать состояния вещества, находящегося в разных своих точках как в конденсированной, так и в газовой фазах одновременно. Возникает необходимость объединения теоретических представлений и экспериментальных данных для различных фазовых состояний. По этой причине мы сочли целесообразным включить в эту книгу некоторые результаты исследований в области физики неидеальной плазмы. [c.337]

Лагранжевы особенности — это особенности проекций лагранжевых многообразий на конфигурационное пространство. Такие особенности встречаются при исследовании решений уравнения Гамильтона — Якоби в целом, при изучении каустик, фокальных или сопряженных точек, при анализе распространения разрывов и ударных волн в механике сплошной среды, а также в задачах, приводящих к коротковолновой асимптотике (см. добавление И). [c.415]

Понятия о колебательных движениях и волнах сформулировались в начале XIX в. В то время получены линейные решения уравнений теоретической механики и гидродинамики, описывающие движения планет и волн на воде. Несколько позднее благодаря наблюдательности Д. С. Рассела [186], теоретическим исследованиям Б. Римана [97, 99] и других исследователей сформировалось понятие о нелинейных волнах. Однако, если линейные колебания и волны были весьма полно изучены в XIX в., что нашло отражение в фундаментальном курсе Д. Рэлея [177], то этого нельзя сказать о нелинейных колебаниях. Сознание того, что нелинейные уравнения содержат в себе качественно новую информацию об окружающем мире пришло после разработки А. Пуанкаре новых методов их изучения. Созданные им и другими исследователями методы интегрирования нелинейных уравнений нашли широкое применение в радиофизике [6] и механике твердых тел [73]. Более медленно нелинейные понятия и подходы входили в механику жидкости и твердого деформируемого тела. Показательно, что первые монографии, посвященные нелинейному поведению деформируемых систем, были опубликованы на-рубеже первой половины XX в. [39, 72, 107, 153]. В это же время резко возрос интерес к нелинейным колебаниям и волнам в различных сплошных средах. Сформировались нелинейная оптика, нелинейная акустика [97, 173], теория ударных волн [9, 198] и другие нелинейные науки [184, 195, 207]. В них рассматриваются обычно закономерности формоизменения волн, взаимодействия их друг с другом и физическими полями в безграничных средах. Нелинейные волны в ограниченных средах исследованы в значительно меньшей степени, несмотря на то что они интересны для приложений. В последнем случае важнейшее значение приобретает проблема формирования волн в среде в результате силового, кинематического, теплового или ударного нагружения ее границ. Сложность проблемы связана с необходимостью учета физических явлений, которые обычно не проявляют себя вдали от границ, таких как плавление, испарение и разрушение среды, а также взаимодействия соприкасающихся сред. В монографии рассмотрен широкий круг задач генерации и распространения нелинейных волн давления, деформаций, напряжений в ограниченных неоднородных сплошных средах. Большое внимание уделено динамическому разрушению и испарению жидких и твердых сред вблизи границ, модельным построениям для адекватного математического описания этих процессов. Анализируется влияние на них взаимодействия соприкасающихся сред, а также механических и тепловых явлений, происходящих в объемах, прилегающих к границам. [c.3]

Наряду с задачей о распаде произвольного разрыва, в решении которой могут участвовать все имеюшиеся типы волн Римана и ударных волн, в механике сплошной среды часто рассматривают более простую автомодельную задачу о поршне или о волнах в полупространстве. При этом начальные условия щ = Ui = onst задаются только при а > О и выставляются также граничные условия обычно на плоскости, состоящей из одних и тех же частиц среды, которая в начальный момент времени занимала положение а = 0. Если х - эйлерова координата, то движение этой ограничивающей среду плоскости задается или находится при решении начально-краевой задачи, а если х -лагранжева координата, то граничные условия выставляются при х = 0. [c.62]

Ог — сплошная оболочка, Вг — разрушенная, В — воздух, Г1 —границы разрушенной оболочки, на которых имеет место комбинированный разрез (КР), Гг — контактный разрыв ПД — воздух, Гз — ударная волна в воздухе. До разрушения оболочка описывается уравнениями идеальной уиругопластической среды [40] [c.168]

Эта работа положила начало крупному циклу исследований Г.А. Любимова по магнитной гидродинамике. Магнитная гидродинамика (МГД) была в то время молодой и быстро развивающейся наукой. Она включала в себя механику, электродинамику, статистическую физику и многое другое. В этой области рождались новые идеи и понятия, культура и язык, которые в дальнейшем оказали влияние на всю механику сплошных сред. Работа в этой области магнитной гидродинамики послужила Григорию Александровичу (и многим другим ученым его поколения) замечательной школой, давшей заряд на всю дальнейшую жизнь. Г.А. Любимову принадлежат исследования МГД-разрывов и их структуры, в частности, первые пионерские работы по ионизирующим ударным и детонационным волнам. Специфика этих волн заключается в том, что электрическое поле перед ними генерируется процессами внутри их структуры, а не является заданным. Эти работы получили в дальнейшем существенное развитие. Григорий Александрович показал, что внутри структуры МГД-ударных волн в плазме, когда существенны токи Холла, магнитное поле прецессирует, прежде чем принимает окончательное предельное значение. Он также исследовал изменение величин в МГД-волнах, подобных волнам Прандля-Майера в газовой динамике. Это исследование породило также целое направление. [c.6]

В течение всей своей творческой жизни А.Г. Куликовский уделяет большое внимание построению теории разрьтов и разрьшных решений в сплошных средах. Все началось с простой задачи - надо было понять, почему при обтекании тела сверхзвуковым потоком, в котором его электропроводность может меняться при переходе через ударную волну (за счет ионизации), не хватает стандартных граничных условий на ударной волне для получения единственного решения, если это течение происходит во внешнем магнитном поле. [c.4]

Отклонения от закона Фурье могут появиться при очень больших значениях grad Т (напр., в сильных ударных волнах), при низких температурах (для жидкого Не II) и при темп-рах 10 —10 К, когда в газах перенос энергии осуществляется не только в результате межатомных столкновений, но в основном за счёт излучения (лучистая Т.), В разреженных газах, когда I сравнимо с расстоянием L между стенками, ограничивающими объём газа, молекулы чаще сталкиваются со стенками, чем между собой. При этом нарушается условие применимости закона Фурье и само понятие локальной темп-ры газа теряет смысл. В этом случае рассматривают не процесс Т. в газе, а теплообмен между телами, находящимися в газовой среде. Процесс Т. в сплошной среде описывается теплопроводности уравнением. [c.748]

Гидродинамика излагается как часть теоретической физики, чем и определяется характер ее содержания, отличающийся от других курсов. Авторы стремились с возможной полнотой разобрать все представляющие физический интерес вопросы, создать по возможности более ясную картину явлений н [IX взаимоотношений. При подготовке нового издания практически во все главы добавлен новый материал, особенно а главы о турбулентности и ударных волнах, однако переработка не изменила характера книга, выходивигсй как первая часть Механики сплошных сред в 1953 г. [c.4]

Настоящее пособие написано к курсу Механица сплошных, сред . Мы стремились в сравнительно небольшом объеме изложить основные физические факты, относящиеся к ударным волнам. Численные методы расчета ударных волн нами не рассматриваются. В книге отражены результаты последних исследований, опу(5ликованных в научных журналах. [c.4]

Таким образом, непрерывное течение начиная с некоторого момента становится невозможным. Возникает вопрос как описывать такое течение в рамках механики сплошной среды. Поступают следующим образом вводится поверхность разрыва — ударная волна. При распространении волн сжатия конечной амплитуды профиль волны за счет сил давления стремится сделаться как можно круче. В то же время за счет диссипативных процессов профиль сглаживается. В результате действия этих факторов возникает зона с резким изменением параметров, которая разделяет две области среды возмущенную и невозму-щенную, — зона ударного перехода. В этой зоне градиенты величин, характеризующих состояние газа — плотности, давления, скорости, — очень велики. Протяженность ударного перехода в газах составляет несколько длин свободного пробега молекул. Для расчета зоны ударного перехода уравнения механики сплошной среды неприменимы, необходимо пользоваться молекулярно-кинетическими представлениями. [c.17]

Рассмотрим, следуя [1, 3], ряд закономерностей процесса сжатия сплошной среды ударной волной и возникающего при этом-течения, пользуясь только полученными в предыдущем параграфе соотношениями в предположении, что ударная адиабата обращена выпуклостью вниз, т. е. ЕР1йУ >д. О веществе, обладающем такой ударной адиабатой, говорят, что оно имеет нормальные свойст- [c.103]

Подстановкой в (4.44) уравнений для Т по (4.38) и (4.39) и 01 по (4.18) скорость звука выражается черЬз кинематические параметры ударной волны О и и. Для уравнения состояния сплошной среды с электронными составляющими (2.118) температура на ударной волне [c.113]

Проиллюстрируем основные представления гидро инамической теории в Р, Т-плоскости (рис. 4.4). Ударная волна, распространяющаяся по ВВ как по инертному материалу, сжимает его до состояния 1 на ударной адиабате 01 холодного ВВ, которая обладает всеми свойствами ударной адиабаты сплошной среды. Вследствие высокого давления и температуры в точке 1 начинается химическая реакция. Выделение энергии вызывает расширение продуктов химического превращения. Состояния, которые реализуются в процессе протекания химических реакций, непрерывным образом изменяются вдоль прямой Михельсона 021, уравнение которой — [c.123]

В режиме со скольжением условия течения и механизм взаимодействия газа с поверхностью существсцко отличается от условий сплошной среды. Утолщение ударной волны и пограничного слоя оказывают влияние на аэродинамику и теплообмен. Однако применение Уравнений Навье—Стокса в целом ряде газодинамических задач, относящихся к разреженному газу, дает результаты, достаточно хорошо совпадающие с экспериментальными данными. Поэтому практический интерес приобретает анализ возможностей распространения уравнений пограничного слоя с граничными условиями, учитывающими новый характер взаимодействия, на область течений со скольжением. [c.159]

В частности, пограничный слой и внешнее течение уже не разделяются, хотя структуру типа ударной волны все еще можно различить [152—154] в таком случае говорят о режиме размытого слоя. Существует ряд методов, основанных на упрощенных моделях сплошной среды, представленных в работах Огути [155], Шоренстина и Пробстина [156], Чоу [157, 158], Руд-мана и Рубина [159], Чжена и др. [160], а также Кота и Тер-котта [161], которые успешно предсказывают поверхностные и другие общие свойства в режиме размытого слоя. [c.422]

Иногда цепочка используется как простейшая модель (одномерной) сплошной среды, удобная для расчета на ЭВМ. Однако ее дискретность полезна и по существу — для описания тех процессов, в которых часть энергии воспринимается внутренними степенями свободы . Это происходит, например, при распространении ударных волн, волн разрушения (дробления), трещин, т.е. там, где переменные, описьюающие поле, претерпевают сильные разрывы. В этих условиях модель сплошной среды без внутренней структуры оказывается некорректной в рамках этой модели не вьшолняется закон сохранения энергии (конечно, при описании соответствующих процессов указывается, что избыток энергии переходит в тепло, в поверхностную энергию. .., но эти переходы находятся вне теории среды, не описываются ею). Замена непрерывной среды дискретной (средой со структурой) позволяет устранить этот дефект, одновременно описать состояние на микро- и макроуровнях и установить связь между ними [2]. [c.175]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...